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基于实时图像的乒乓机器人Kalman跟踪算法

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浙江大学学报（工学版） 2009年第9期43卷 1580-1584页

作者：张远辉韦巍虞旦浙江大学电气工程学院浙江杭州310027

针对乒乓球高速运动图像模糊、空气阻力以及摄像机成像畸变等因素导致的误差问题,提出一种自适应测量协方差的离散Kalman轨迹估计算法.该算法通过动态调整测量协方差的大小,实现了对目标运动轨迹的准确跟踪,并进一步为乒乓球落点预测和... 详细信息

针对乒乓球高速运动图像模糊、空气阻力以及摄像机成像畸变等因素导致的误差问题,提出一种自适应测量协方差的离散Kalman轨迹估计算法.该算法通过动态调整测量协方差的大小,实现了对目标运动轨迹的准确跟踪,并进一步为乒乓球落点预测和手臂击打奠定了基础.实验表明,在图像采集速率高于70帧/s、乒乓球速度超过5 m/s的情况下,该算法能有效地克服测量噪声和数据丢失的干扰情况的影响,给出优良的跟踪结果.同时该算法跟踪精度高,计算量小,适用于高速目标跟踪的场合.

关键词：乒乓机器人 Kalman滤波实时跟踪测量协方差

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基于单目视觉的移动机器人跟随

仪器仪表学报 2010年第3期31卷 659-664页

作者：虞旦韦巍张远辉上海海事大学物流工程学院上海201306 浙江大学电气工程学院杭州310027

针对室外环境下移动机器人基于单目视觉对目标人实时跟随问题进行了研究,提出通过均值漂移算法对像平面目标的跟踪来实现目标定位。为了补偿摄像机运动造成目标在像平面的偏移,提出了以卡尔曼滤波器的估计值作为均值漂移算法的启动点,... 详细信息

针对室外环境下移动机器人基于单目视觉对目标人实时跟随问题进行了研究,提出通过均值漂移算法对像平面目标的跟踪来实现目标定位。为了补偿摄像机运动造成目标在像平面的偏移,提出了以卡尔曼滤波器的估计值作为均值漂移算法的启动点,然后利用均值漂移算法获得最终位置;为了估计单目视觉下目标与机器人之间的距离,提出了一种借助于主颜色描述子和形状直方图的间接景深计算方法。室外实验表明该算法具有很好的实时性和鲁棒性,能有效实现复杂室外环境下对人的跟随。

关键词：卡尔曼滤波器均值漂移景深主颜色描述子形状直方图

基于简化非线性观测器的LuGre动态摩擦力补偿

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浙江大学学报（工学版） 2012年第4期46卷 764-769页

作者：钟琮玮项基韦巍张远辉浙江大学电气工程学院浙江杭州310027

针对机械手臂控制中使用LuGre模型进行动态摩擦力补偿时的内部摩擦力状态识别问题,在已有的非线性观测器和基于滑模的观测器的研究基础上,缩减非线性观测器中的冗余部分,提出简化非线性观测器.采用Lya-punov方法分析基于该观测器的自适... 详细信息

针对机械手臂控制中使用LuGre模型进行动态摩擦力补偿时的内部摩擦力状态识别问题,在已有的非线性观测器和基于滑模的观测器的研究基础上,缩减非线性观测器中的冗余部分,提出简化非线性观测器.采用Lya-punov方法分析基于该观测器的自适应控制算法的稳定性,说明简化观测器的使用条件为加入合适的低通滤波器,消除速度采样高频波动对观测结果的影响.实验结果对比了3种内部摩擦力状态观测器在动态LuGre摩擦力补偿中对手臂控制效果的影响,采用3种观测器进行自适应跟踪控制时的位置跟踪精度分别可以达到0.010、0.009和0.004rad.实验表明,采用简化观测器可以取得比前2种观测器更好的自适应控制效果.

关键词：机械手自适应控制摩擦力补偿 LuGre模型非线性观测器

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基于多特征空间的均值漂移算法

模式识别与人工智能 2009年第4期22卷 666-672页

作者：虞旦韦巍张远辉浙江大学电气工程学院杭州310027

传统均值漂移跟踪算法都是基于单个特征空间,这不能较好地解决特征相似目标对跟踪的干扰.文中归纳多种具有分布特性的局部性特征,并对各种特征的区分能力提出具体的测度方法,使得特征的选择能够自适应.并在分析均值漂移算法中权重值计... 详细信息

传统均值漂移跟踪算法都是基于单个特征空间,这不能较好地解决特征相似目标对跟踪的干扰.文中归纳多种具有分布特性的局部性特征,并对各种特征的区分能力提出具体的测度方法,使得特征的选择能够自适应.并在分析均值漂移算法中权重值计算的基础上,提出在多特征空间下,依据特征区分能力赋予相应的权重值,进而融合至均值漂移算法中.改进算法能够有效利用各种特征,使其相互补足,提高目标跟踪的鲁棒性.对于视频序列的实验表明,改进算法能够对受干扰的目标进行有效的实时跟踪.

关键词：均值漂移多特征空间直方图相交鲁棒性

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基于扰动观测器的机械手碰撞检测与安全响应

浙江大学学报（工学版） 2012年第6期46卷 1115-1121页

作者：钟琮玮项基韦巍张远辉陈鹏浙江大学电气工程学院浙江杭州310027

当机械手臂与其工作环境中的物体或人体发生碰撞时,会损坏关节处的电机或给人员带来伤害,为保证人员与设备安全,设计一种外部扰动观测器对外部碰撞作用力进行估计的方法.扰动观测器基于动量守恒推导得出,当系统不受外力时观测结果指数... 详细信息

当机械手臂与其工作环境中的物体或人体发生碰撞时,会损坏关节处的电机或给人员带来伤害,为保证人员与设备安全,设计一种外部扰动观测器对外部碰撞作用力进行估计的方法.扰动观测器基于动量守恒推导得出,当系统不受外力时观测结果指数收敛到零附近;当系统受到外力时,观测结果指数趋近于外力大小.当观测器结果及其变化率超过一定阈值时,认为外部碰撞发生.为保证手臂及碰撞对象的安全,使控制手臂远离碰撞区域,设计了机械手臂在速度和力矩控制模式下不同的安全响应控制方法.对气球以及人身体的碰撞实验表明:该方法可以在发生接触后200ms内有效地检测到碰撞的发生,并控制机械手臂以最快速度减速直至反向运动,离开碰撞区域,保证机械手臂和人员的安全.

关键词：机械手臂碰撞检测扰动观测器安全响应

基于空气阻力因子估计的乒乓机器人精确轨迹跟踪

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光电工程 2009年第6期36卷 15-20页

作者：张远辉韦巍虞旦浙江大学电气工程学院杭州310027

乒乓机器人轨迹跟踪中,由于摄像机成像畸变、目标高速运动造成的成像模糊和空气阻力等不确定因素会导致跟踪误差。针对这些问题,本文提出一种基于空气"阻力因子"估计的轨迹跟踪算法。该方法结合了Kalman滤波器快速高效的跟踪优点,先从... 详细信息

乒乓机器人轨迹跟踪中,由于摄像机成像畸变、目标高速运动造成的成像模糊和空气阻力等不确定因素会导致跟踪误差。针对这些问题,本文提出一种基于空气"阻力因子"估计的轨迹跟踪算法。该方法结合了Kalman滤波器快速高效的跟踪优点,先从空气动力学模型推导出"阻力因子"项,并将其引入状态向量,重新对增广的状态向量进行非线性特征建模,再采用针对非线性估计的扩展Kalman滤波算法进行状态估计。实验结果表明,该算法跟踪精度优于传统轨迹跟踪算法(速度误差由±0.5m/s减少为±0.2m/s),并具有数值计算的实时性和高效性。

关键词：乒乓机器人空气阻力因子 Kalman滤波视觉目标跟踪

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浅析高速公路养护的成本管理

集团经济研究 2006年第12S期 217-218页

作者：张远辉广东省长大公路工程有限公司

高速公路养护是对公路及其附属设施进行预防保养和修补，使之经常保持完好状怂，包括路基、路面、桥梁、涵洞、隧道、标志标线、绿化等方面的保养和维修。高速公路养护成本是养护施工过程中所耗费的活劳动和物化劳动的价值总和，由直接... 详细信息

高速公路养护是对公路及其附属设施进行预防保养和修补，使之经常保持完好状怂，包括路基、路面、桥梁、涵洞、隧道、标志标线、绿化等方面的保养和维修。高速公路养护成本是养护施工过程中所耗费的活劳动和物化劳动的价值总和，由直接费和施工管理费两大类组成。直接费构成养护工程成本，包括人工费、材料费、机械使用费和其它直接费。施工管理费是为组织和管理建筑工程施工所发生的各项管理费用。由于高速公路建设标准高、养护范围广、材料选用标准较高、机械规模及使用比例较大、施工程序复杂，且保护措施较全、现代化设施较多等原因，使高速公路养护管理的成本要比一般公路高出许多。

关键词：公路养护管理成本管理高速公路建设施工管理费机械使用费建筑工程施工施工过程选用标准

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一种基于卡尔曼预测的动态目标跟踪算法研究

光电工程 2009年第1期36卷 52-56,62页

作者：虞旦韦巍张远辉浙江大学电气工程学院杭州310027

针对视频序列中目标的跟踪,均值漂移算法和卡尔曼滤波器相结合的目标跟踪算法已经被提出,而在移动机器人上实现对机动目标的实时跟随时,机器人自身的运动引起目标在像平面的偏移不能被忽略,在详述了两者的关系的基础上,建立起以机器人... 详细信息

针对视频序列中目标的跟踪,均值漂移算法和卡尔曼滤波器相结合的目标跟踪算法已经被提出,而在移动机器人上实现对机动目标的实时跟随时,机器人自身的运动引起目标在像平面的偏移不能被忽略,在详述了两者的关系的基础上,建立起以机器人一个周期内的运动作为输入量的状态方程,以卡尔曼滤波器的估计值作为均值漂移算法的启动点,均值漂移算法的最终收敛点作为每帧的跟踪结果,并以此收敛点替代滤波器的估计值,两种算法交替使用,互为补充。实验表明所提算法可以实现在室外环境下对动态目标的实时跟踪。

关键词：均值漂移算法卡尔曼滤波器移动机器人动态目标跟踪

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基于混合动力矿车能量管理策略研究

基于混合动力矿车能量管理策略研究

作者：张远辉河北工程大学

学位级别：硕士