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利用直线特征进行单幅图像畸变校正方法

武汉大学学报（信息科学版） 2018年第1期43卷 60-66页

作者：赵漫丹张振杰程传奇郝向阳信息工程大学地理空间信息学院

针对传统镜头畸变校正方法较少,并考虑畸变中心带来的不利影响,提出了一种基于单幅图像直线特征的畸变校正方法,且能够同步地估计畸变系数和畸变中心。在单幅图像中建立单参数划分模型,深入分析了空间直线与畸变后直线的几何关系,证明... 详细信息

针对传统镜头畸变校正方法较少,并考虑畸变中心带来的不利影响,提出了一种基于单幅图像直线特征的畸变校正方法,且能够同步地估计畸变系数和畸变中心。在单幅图像中建立单参数划分模型,深入分析了空间直线与畸变后直线的几何关系,证明了空间三维直线经镜头畸变后,在二维平面形成圆弧,并且从该圆弧圆心为圆心的同心圆上的某点即是畸变中心,进而基于圆拟合方法对畸变参数进行估计。与已有方法相比,该方法考虑了畸变中心的影响,并且直接使用畸变点进行畸变参数估计,因此,具有更高的校正精度和更强的鲁棒性。实验中,首先对拟合图像进行实验,针对不同噪声、不同畸变系数对各种算法展开了三组仿真实验,结果表明,利用列文伯格马夸尔特（Levenberg-Marquardt,LM）算法进行圆拟合和畸变参数估计的方法性能表现良好。展开对真实黑白棋盘的畸变校正实验,运用三种算法对棋盘中13条直线进行畸变校正后的测量,表明LM算法要明显优于其他两种算法,有着良好的畸变校正效果。最后对真实场景的图片进行测试,取得了较为理想的畸变校正结果。

关键词：畸变校正径向畸变划分模型均方根误差

结合光流跟踪和三焦点张量约束的双目视觉里程计

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中国惯性技术学报 2016年第4期24卷 473-479页

作者：程传奇郝向阳张振杰赵漫丹信息工程大学导航与空天目标工程学院郑州450001 北斗导航应用技术河南省协同创新中心郑州450001

针对城市街道准确实时定位的问题,提出将光流跟踪与三焦点张量约束结合的双目视觉里程计方法。为提高运算效率,将图像序列分为关键帧与非关键帧,对关键帧进行常规的特征点检测与匹配,对非关键帧用Lucas-Kanade光流跟踪特征点对。推导了... 详细信息

针对城市街道准确实时定位的问题,提出将光流跟踪与三焦点张量约束结合的双目视觉里程计方法。为提高运算效率,将图像序列分为关键帧与非关键帧,对关键帧进行常规的特征点检测与匹配,对非关键帧用Lucas-Kanade光流跟踪特征点对。推导了基于前后帧、左右视图三焦点张量约束的观测方程,顾及动力学方程,组成卡尔曼滤波模型。考虑到观测方程的非线性,采用迭代Sigma点卡尔曼滤波进行解算,解算过程中用RANSAC稳健估计策略提纯匹配,以增强系统整体稳健性。实验结果表明:提出的算法在基本不损失精度(X方向优于5 m,Y方向优于4 m)的情况下,计算速度提升6.2倍,单帧图像平均处理时间由0.3115 s下降为0.0503 s,能够满足城市定位实时准确的需求。

关键词：双目视觉里程计光流三焦点张量迭代Sigma点卡尔曼滤波

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基于表面肌电信号进行手部动作发起检测方法

电子科技大学学报 2016年第6期45卷 898-904页

作者：赵漫丹范才智张振杰郝向阳解放军信息工程大学导航与空天目标工程学院郑州450001 国防科技大学航天科学与工程学院长沙410073

实时且准确地识别手部动作,是表面肌电信号应用的重要方面,而通过其进行手部动作的发起检测是一个技术难点。为了解决这一问题,该文提出一种通过表面肌电信号进行手部动作发起检测的方法,将TKE算子应用于s EMG信号的预处理,通过设计二... 详细信息

实时且准确地识别手部动作,是表面肌电信号应用的重要方面,而通过其进行手部动作的发起检测是一个技术难点。为了解决这一问题,该文提出一种通过表面肌电信号进行手部动作发起检测的方法,将TKE算子应用于s EMG信号的预处理,通过设计二值化状态函数,并针对消除噪声对肌电信号的影响,提出启发式滤波策略。建立手部动作发起的表面肌电仿真模型,通过比对应用几种算子对仿真模型进行发起检测,证明TKE算子方法的有效性。利用肌电信号采集与处理系统进行实验验证。结果表明,该检测方法能够对手部动作发起进行高精度的实时检测。

关键词：手部动作发起检测肌电信号 TKE算子

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基于三视图几何约束的摄像机相对位姿估计

浙江大学学报（工学版） 2018年第1期52卷 151-159页

作者：张振杰李建胜赵漫丹张小东信息工程大学导航与空天目标工程学院河南郑州450000

针对从影像中恢复摄像机位姿的问题,提出基于三视图几何约束的位姿估计算法.利用强制选择机制对影像进行特征点提取,通过光流法和前后向误差实现相邻三帧影像的特征点匹配;推导基于本质矩阵优化分解的位姿估计,利用对极几何约束构建目... 详细信息

针对从影像中恢复摄像机位姿的问题,提出基于三视图几何约束的位姿估计算法.利用强制选择机制对影像进行特征点提取,通过光流法和前后向误差实现相邻三帧影像的特征点匹配;推导基于本质矩阵优化分解的位姿估计,利用对极几何约束构建目标函数,通过迭代优化确定旋转矩阵的唯一解,优化了唯一解的确定方法,提高了相对位姿估计效率,得到第1、2摄像机矩阵;基于三视图的几何约束关系,由三焦点张量和匹配特征点建立目标函数,由迭代过程得到第3摄像机相对于第1摄像机的位姿参数.结果表明,提出算法的鲁棒性、精度以及算法效率均优于传统算法,能够快速、准确地估计摄像机相对位姿,可以实现对旋翼无人机的轨迹跟踪.

关键词：位姿估计对极几何三视图几何目标函数迭代过程

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利用卷积神经网络的高光谱图像分类

测绘科学技术学报 2017年第5期34卷 501-507页

作者：赵漫丹任治全吴高昌郝向阳信息工程大学河南郑州450001 清华大学自动化系北京100084 东北大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110000

针对高光谱图像分类中对光谱信息利用不足的问题,提出一种基于卷积神经网络在光谱域开展的分类算法。该算法通过构建五层网络结构,逐像素对光谱信息开展分析,将全光谱段集合作为输入,利用神经网络展开代价函数值的计算,实现对光谱特征... 详细信息

针对高光谱图像分类中对光谱信息利用不足的问题,提出一种基于卷积神经网络在光谱域开展的分类算法。该算法通过构建五层网络结构,逐像素对光谱信息开展分析,将全光谱段集合作为输入,利用神经网络展开代价函数值的计算,实现对光谱特征的提取与分类。实验中采用三组高光谱遥感影像数据进行对比分析,以India Pines数据集为例,提出的基于卷积神经网络的分类方法的分类正确率达到90.16%,比RBF-SVM方法高出2.56%,相比三种传统的深度学习方法高出1%~3%,训练速度也较为理想。实验结果表明,本文所提出的算法充分利用了高光谱图像中逐像素点的光谱域信息,能够有效提高分类正确率。与传统学习算法相比,在较少训练样本的情况下,更能发挥其良好的分类性能。

关键词：高光谱图像卷积神经网络光谱信息支持向量机分类

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一种基于层级分类策略的复杂模式识别方法

计算机应用研究 2016年第8期33卷 2320-2323,2330页

作者：赵漫丹郝向阳张振杰解放军信息工程大学导航与空天目标工程学院郑州450001

针对大量复杂而亟待分类的模式类型,提出了一种基于层级分类策略的复杂模式识别方法。该方法通过选择合适的分层标志,从多侧面反映被分类对象的属性,降低了分类的复杂度,提高了分类效率。建立了层级分类策略模型以及关键性步骤,并将其... 详细信息

针对大量复杂而亟待分类的模式类型,提出了一种基于层级分类策略的复杂模式识别方法。该方法通过选择合适的分层标志,从多侧面反映被分类对象的属性,降低了分类的复杂度,提高了分类效率。建立了层级分类策略模型以及关键性步骤,并将其应用于利用表面肌电信号识别手部动作的实验验证,通过对比是否采用此策略,进而说明了基于层级分类策略在面对复杂模式识别的有效性,为该方法的推广使用奠定了基础。

关键词：层级分类模式识别肌电信号

多视点相机联合标定及改进的PMVS重建方法

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测绘科学技术学报 2017年第4期34卷 387-392页

作者：赵漫丹吴高昌闫石孙国鹏郝向阳信息工程大学河南郑州450001 东北大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110000 清华大学自动化系北京100084

提出一种能够在强约束条件下快速进行相机标定的方法。通过相机间6个相互独立的约束,充分利用系统的几何条件,确定相邻立体相机的固有关系;再以共线方程为基础推导强约束条件下的平差模型,并应用于自检校光束法平差,从而实现多相机系统... 详细信息

提出一种能够在强约束条件下快速进行相机标定的方法。通过相机间6个相互独立的约束,充分利用系统的几何条件,确定相邻立体相机的固有关系;再以共线方程为基础推导强约束条件下的平差模型,并应用于自检校光束法平差,从而实现多相机系统的快速标定;最后利用改进的PMVS三维重建方法开展标定后系统的人体三维重建。实验表明,通过加入强约束条件,增加平差的多余观测数,提高了标定精度和鲁棒性,对三维重建的精度亦有较大提高,并且该方法可推广到多个相机组成的多相机立体量测系统的标定中。

关键词：相机标定三维重建立体像对几何约束重建系统

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强约束条件下环绕式相机标定方法

计算机应用研究 2017年第11期34卷 3463-3467页

作者：赵漫丹刘烨斌吴高昌郝向阳信息工程大学导航与空天目标工程学院郑州450001 清华大学自动化系北京100084 东北大学信息科学与工程学院沈阳110000

在计算机视觉和摄影测量领域,经常应用多视角图像对场景进行高精度的三维重建,相机内参数和相机间固定相对关系的高精度标定是关键环节,提出一种能够在强约束条件下快速进行相机标定的方法。通过相机间六个相互独立的约束,充分利用系统... 详细信息

在计算机视觉和摄影测量领域,经常应用多视角图像对场景进行高精度的三维重建,相机内参数和相机间固定相对关系的高精度标定是关键环节,提出一种能够在强约束条件下快速进行相机标定的方法。通过相机间六个相互独立的约束,充分利用系统的几何条件,确定固有关系,再以共线方程为基础推导强约束条件下的平差模型,并应用于自检校光束法平差,开展相邻立体相机的匹配,实现多相机系统的快速标定。通过实验验证了加强约束条件后,该方法加大了平差的多余观测数,提高了标定精度和鲁棒性。建立了相机标定系统,提出了在强约束条件下快速进行相机标定的方法,展开了人体三维重建研究,并且该方法可推广到多个相机组成的多相机立体量测系统的标定中。

关键词：相机标定三维重建立体像对几何约束

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交互式捷联惯导仿真系统的设计与实现

电子测量技术 2016年第8期39卷 27-31,47页

作者：程传奇程祥郝向阳赵漫丹信息工程大学导航与空天目标工程学院郑州450001 菏泽市刘庄引黄灌区管理处菏泽274000

捷联式惯导系统在军事领域应用广泛,为便于对捷联惯导算法及各种组合导航算法进行研究,设计了一套捷联惯导仿真系统。系统基于模块化思想设计,包括运动状态建模、轨迹仿真模块、惯性器件仿真模块和惯导解算模块4部分,具有良好的可移植... 详细信息

捷联式惯导系统在军事领域应用广泛,为便于对捷联惯导算法及各种组合导航算法进行研究,设计了一套捷联惯导仿真系统。系统基于模块化思想设计,包括运动状态建模、轨迹仿真模块、惯性器件仿真模块和惯导解算模块4部分,具有良好的可移植性和拓展性;系统采用图形交互界面,实时操控载体的运动状态,能便捷、高效的生成各种运动轨迹;利用等效旋转矢量算法对仿真数据进行了解算分析,仿真实验结果表明:解算的姿态、速度和位置误差与理论值相符,验证了仿真模型的合理性以及仿真系统的可用性。

关键词：捷联式惯导交互式模块化轨迹仿真惯导解算