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基于单目及IMU融合的室内定位系统的研究与实现

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基于单目及IMU融合的室内定位系统的研究与实现

作者：陈明达上海师范大学

学位级别：硕士

在一些室内智能化设备的应用中,定位问题一直以来都是难以被很好解决的。如何低成本、高精度的获取位置信息,成为了室内定位中亟待解决的关键问题。视觉传感器凭借体积小,成本低,获取信息丰富等优点,使得视觉SLAM(Simultaneous Localiza... 详细信息

在一些室内智能化设备的应用中,定位问题一直以来都是难以被很好解决的。如何低成本、高精度的获取位置信息,成为了室内定位中亟待解决的关键问题。视觉传感器凭借体积小,成本低,获取信息丰富等优点,使得视觉SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)在室内定位研究中得到了广泛的应用。单目视觉结构简单,计算量较小,与双目相比,更适合应用在一些小型的嵌入式设备上。直接法的视觉SLAM较特征点法普遍速度较快。故单目直接法的视觉SLAM有着很高的应用价值。但直接法的视觉SLAM是基于灰度不变的条件下提出的,对图像质量要求较高,易受光照及相机曝光等因素的影响。单目视觉难以获得真实的尺度也是普遍存在的问题。视觉-惯性传感器(Inertial Measurement Unit,IMU)融合的方案有效的解决了单目视觉尺度缺失、鲁棒性较差的问题。本文选择视觉-IMU融合的方案作为室内定位的研究对象。基于目前效果较好的直接法视觉惯性里程计VI-DSO提出修改方案,主要工作如下:在初始化阶段,VI-DSO算法以任意尺度进行初始化,将IMU的误差估计放到后端优化中计算。虽然在一定程度上提高了系统初始化的速度,但由于初始化忽略了IMU的误差,对定位精度有一定的影响。本文在原算法的基础上,改进了初始化方案。文中初始化采用最大后验(Maximum A Posteriori,MAP)估计的方法,首先利用纯视觉估计出相机位姿,再将视觉与IMU进行联合优化,估计出IMU的参数。在深度滤波阶段,VI-DSO算法采用的是基于高斯模型的深度滤波器。该模型通过比较测量数据方差的大小,来判断测量数据是否为误匹配点计算出来的。由于人为确定的阈值,对误匹配点的判断只能被限制在一定范围,对外点的作用有限。本文中,采用了更加复杂的高斯-均匀模型来判断外点。该模型通过估计测量值是否为外点的概率,来判断测量数据是否由误匹配点计算得出的。这种判断方式对外点的作用范围更广。同时,为了提高匹配计算的精度与效率,文中还采用了去均值的NCC(Normalized Cross Correlation,归一化互相关)算法来计算匹配点,且重新设计了匹配像素块来计算。在后端优化过程中,VI-DSO算法在优化求解参数时,选择了高斯-牛顿法。虽然结构简单,求解速度较快,但会出现解不稳定的情况。在边缘化时,仅考虑了特征约束,运动距离等因素来设计优化窗口,忽略了匀速、静止等特殊运动状态下的边缘化问题。本文在VI-DSO算法基础上,改进了后端优化方案。利用列文伯格-马夸尔特法来代替高斯-牛顿法求解参数,边缘化时增加了对运动状态的判断,优化了边缘化策略。文中还通过数据集测试的方式来验证各改进方案的有限性。测试结果显示,本文算法较VI-DSO算法在初始化速度上提升了33%左右,建图效果也有明显的改善,定位精度提高了34.5%左右。与其他主流的VIO方案相比,也有一定的优势。最后,构建了一个简易的移动测试平台,将改进后的算法移植到该平台,并在现实场景下进行了室内定位精度的测试。结果显示,在室内环境下,本文算法较VI-DSO算法平均误差精度提高了25%左右,误差在5cm以内,有较好的室内定位能力。

关键词： VI-DSO MAP估计高斯-均匀滤波立体匹配边缘化

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陈明达教授治疗老年瘙痒症经验

现代中西医结合杂志 2019年第33期28卷 3746-3749页

作者：张玉梅王长江陈明达湖北省荆门市第一人民医院湖北荆门448000 湖北省荣军医院湖北武汉430079 湖北省荆门市中医医院湖北荆门448000

世界卫生组织预计,到2050年全球60岁以上老年人口将达到17亿。瘙痒是老年人常见症状,由于其不适感,严重影响了老年人的生活和睡眠质量。美国护理院中1/3的老年人有皮肤瘙痒。老年瘙痒症是指发生于老年人,且无原发性皮肤损害,又无明确系... 详细信息

世界卫生组织预计,到2050年全球60岁以上老年人口将达到17亿。瘙痒是老年人常见症状,由于其不适感,严重影响了老年人的生活和睡眠质量。美国护理院中1/3的老年人有皮肤瘙痒。老年瘙痒症是指发生于老年人,且无原发性皮肤损害,又无明确系统性疾患的皮肤瘙痒[1]。当前对于老年瘙痒症的系统治疗,主要是针对病因和对症处理,包括抗组织胺药物[2]、加巴喷丁[3]等,但容易复发,疗效无法持久。而中医学对瘙痒的认识早在《内经》时代,已经有了深刻认识,详细阐述了瘙痒的病因病机,经过后世医家的诸多发挥,对瘙痒的治疗方法众多,疗效确切[4-5]。

关键词：老年瘙痒症陈明达名老中医经验

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表面处理对螺栓联结界面摩擦性能的影响

中国表面工程 2022年第1期35卷 247-256页

作者：王建梅陈明达宁可太原科技大学重型机械教育部工程研究中心太原030024

重载条件下机械装备螺栓联结界面摩擦性能不足极易导致失效行为。为探究表面处理对螺栓联结界面摩擦与抗滑移性能的作用效果,提高界面摩擦性能,首先观测分析喷砂、喷砂喷漆、不同尺寸波浪纹织构的表面参数,然后采用摩擦磨损试验分析不... 详细信息

重载条件下机械装备螺栓联结界面摩擦性能不足极易导致失效行为。为探究表面处理对螺栓联结界面摩擦与抗滑移性能的作用效果,提高界面摩擦性能,首先观测分析喷砂、喷砂喷漆、不同尺寸波浪纹织构的表面参数,然后采用摩擦磨损试验分析不同表面的摩擦磨损规律,并对其滑移过程进行仿真分析。结果表明:喷砂表面的摩擦因数最大,抗滑移性能最好,但耐磨性不如波浪纹织构表面;喷砂喷漆表面主要由固化剂与锌粉颗粒组成,硬度极低,且表面存在大量微裂纹,导致耐磨性较差;波浪纹织构表面的耐磨性较好,且其摩擦因数可达到与喷砂喷漆表面相近的水平。因此,在存在重载、循环载荷的应用场合,可考虑用波浪纹织构对联结界面进行处理,在保证其摩擦因数的同时增加耐磨性。提出一种耐磨、摩擦因数大的波浪纹织构表面,对增强螺栓联结界面摩擦性能具有指导意义。

关键词：表面处理喷砂喷漆表面织构螺栓联结摩擦因数滑移

公共艺术在城市建设中的设计与应用——评《空间与格局:城市公共艺术的呈现》

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工业建筑 2020年第8期50卷 I0006-I0007页

作者：陈明达天津城建大学

一、公共艺术在城市建设中的发展与问题提起艺术,给人的印象总是可望不可即的,认为艺术应该是在美术馆或拍卖场等地方才能见到的。但其实不然,所有能折射一定的价值观念,或给人以美的体验的事与物,都可称之为艺术。工业革命之后,由于劳... 详细信息

一、公共艺术在城市建设中的发展与问题提起艺术,给人的印象总是可望不可即的,认为艺术应该是在美术馆或拍卖场等地方才能见到的。但其实不然,所有能折射一定的价值观念,或给人以美的体验的事与物,都可称之为艺术。工业革命之后,由于劳动要素的聚集人口大量涌入城市,社会的组织形态和人们的生活空间划分也因此发生重大变化,城市中各建筑物与建筑物之间、各城市群之间存在的,主要为人们提供公共交往和活动的空间被称之为公共空间,与之相适应发展的便是公共艺术。公共艺术是一个相对较为宽泛的概念,它不是一种具体的艺术类型,而是所有在公共空间呈现、存在的具有公共性的艺术都属于其范畴,包括景观、建筑、雕塑、装置等。改革开放以来,我国社会经济的跨越式进程催生了城市化发展的高潮,公共艺术也伴随这种浪潮发展开来,以城市雕塑和壁画为主要形式大量地出现在城市空间。

关键词：公共艺术空间划分城市雕塑公共交往劳动要素公共空间空间呈现发展与问题

2022北京冬奥主媒体中心(MMC)运行架构浅析

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黑龙江广播电视技术 2022年第1期 1-3,12页

作者：陈明达黑龙江广播电视台

本文着重介绍了2022北京冬奥转播中主媒体中心的系统架构和赛时运营情况,包括其组成部门和主要职能,为今后的一些大型转播工作提供些许经验.同时,对奥运转播这种大型国际转播的设计、运行理念做了相关讲解,希望能让电视转播工作从业者... 详细信息

本文着重介绍了2022北京冬奥转播中主媒体中心的系统架构和赛时运营情况,包括其组成部门和主要职能,为今后的一些大型转播工作提供些许经验.同时,对奥运转播这种大型国际转播的设计、运行理念做了相关讲解,希望能让电视转播工作从业者开拓思路,为今后的转播工作奠定坚实基础.

关键词：大型转播媒体中心公共信号

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市级融媒体平台APP建设浅析

黑龙江广播电视技术 2022年第2期 11-14,25页

作者：陈明达黑龙江广播电视台

本文着重介绍了在当前媒体融合的大背景下,如何建设市级融媒体平台中的APP部分,对目前地市融媒APP的需求做了大致的介绍,对主要的需求做了归纳总结,对各地市APP的个性化需求做了相关阐释,希望可以为即将建设的地市级APP提供些许经验.

关键词：融合研究媒体融合平台融媒APP

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大数据环境下网络安全探究

网络安全技术与应用 2022年第1期 52-53页

作者：陈明达中国飞行试验研究院陕西710089

在大数据时代下,网络安全存在着病毒威胁、网络诈骗、黑客入侵、信息丢失等隐患。当前计算机网络安全主要受物理安全、信息内容安全、数据传播安全和管理安全四个方面因素的影响。要努力维护好网络安全,则应当切实加强对网络访问的控制... 详细信息

在大数据时代下,网络安全存在着病毒威胁、网络诈骗、黑客入侵、信息丢失等隐患。当前计算机网络安全主要受物理安全、信息内容安全、数据传播安全和管理安全四个方面因素的影响。要努力维护好网络安全,则应当切实加强对网络访问的控制和对数据的加密,加强对网络的隔离和对入侵的检测,并做好数据备份,提升安全防范意识,强化网络安全环境,助力于信息化社会的建设进程,为社会主义经济建设的发展作出贡献.

关键词：网络安全信息技术管理策略大数据

以猜想与验证发展学生数学思维——以《分数的基本性质》一课教学为例

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基础教育论坛 2022年第29期 105-106页

作者：陈明达厦门市深田小学

猜想与验证是学习数学的重要方法,是培养学生推理能力的基础,有利于渗透“模型思想”,培养学生发散思维和激发学生创造力。笔者以人教版五年级下册第四单元《分数的基本性质》教学为例,引导学生经历猜想与验证,同时借助前测与后测数据... 详细信息

猜想与验证是学习数学的重要方法,是培养学生推理能力的基础,有利于渗透“模型思想”,培养学生发散思维和激发学生创造力。笔者以人教版五年级下册第四单元《分数的基本性质》教学为例,引导学生经历猜想与验证,同时借助前测与后测数据评价猜想与验证的效果。

关键词：小学数学猜想验证思想与方法分数

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浅析区块链技术在网络安全中的作用

网络安全技术与应用 2022年第2期 25-26页

作者：陈明达中国飞行试验研究院陕西710089

目前网络安全方面的风险类型主要有病毒传播风险、漏洞攻击风险、信息入侵风险和黑客风险。由于区块链技术具有去中心化、不可篡改性、可追溯性、去信任化以及智能合约的特性,因此在网络安全应用当中具有技术优势。区块链技术能够增强... 详细信息

目前网络安全方面的风险类型主要有病毒传播风险、漏洞攻击风险、信息入侵风险和黑客风险。由于区块链技术具有去中心化、不可篡改性、可追溯性、去信任化以及智能合约的特性,因此在网络安全应用当中具有技术优势。区块链技术能够增强网络数据的储存和共享能力,提升保密性和网络数据的完整性,能够保障用户私人信息的安全,并对资产和网络交易进行智能化安全管理,从而从多角度全面地守护用户的网络使用安全。

关键词：网络安全区块链技术加密技术