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融入几何先验的圆柱表面三维应变场双目视觉测量方法

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西安交通大学学报 2024年第6期58卷 162-173页

作者：张一鸣李广徐自力王珺闫松西安交通大学航天航空学院西安710049 西安交通大学复杂服役环境重大装备结构强度与寿命全国重点实验室西安710049 西安航天动力研究所西安710100

针对现有基于双目视觉的圆柱表面三维应变场测量方法从位移场计算应变场效率低下的问题,将圆柱结构几何先验信息融入子域投影法理论,利用圆柱标准坐标变换替代大量冗余的局部切平面最小二乘拟合求解,提出了一种融合圆柱拟合和子域投影... 详细信息

针对现有基于双目视觉的圆柱表面三维应变场测量方法从位移场计算应变场效率低下的问题,将圆柱结构几何先验信息融入子域投影法理论,利用圆柱标准坐标变换替代大量冗余的局部切平面最小二乘拟合求解,提出了一种融合圆柱拟合和子域投影的表面三维应变场计算方法;然后采用数值模拟方式,在不同应变区域和位移场噪声条件下,将所提方法与一般曲面子域投影法进行对比分析;最后开展圆柱拉伸实验,分别从单点和全场两个角度将所提方法的应变计算结果与应变片测量结果进行了对比。研究结果表明:在保证计算精度和位移场噪声鲁棒性的同时,所提方法将计算效率提高了约20%,且与应变片实验测量结果吻合较好,验证了该方法能够实现圆柱结构表面三维应变场的高效测量,也为规则结构表面三维应变场的计算提供了新思路。

关键词：双目视觉子域投影三维应变场圆柱拟合最小二乘拟合

基于双目视觉与Transformer的连铸坯模型定位与测量

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第4期55卷 1312-1322页

作者：李同谱许四祥施宇翔杨利法安徽工业大学机械工程学院安徽马鞍山243032

针对双目视觉传统检测算法效率低、匹配复杂等问题,本文提出一种基于双目视觉与Transformer的连铸坯模型定位与测量方法。首先,使用标定后的平行双目相机采集连铸坯模型左右图像,经校正、标注后将其作为数据集。然后以改进的Transunet~... 详细信息

针对双目视觉传统检测算法效率低、匹配复杂等问题,本文提出一种基于双目视觉与Transformer的连铸坯模型定位与测量方法。首先,使用标定后的平行双目相机采集连铸坯模型左右图像,经校正、标注后将其作为数据集。然后以改进的Transunet~*为骨干,利用神经网络对数据集输出关键点坐标,网络模型采用多尺度U型结构来抵消因下采样量化而产生的高斯热图理论误差下界。为改善卷积神经网络只关注局部特征的缺陷,加入Transformer结构来强化每个通道内的信息交互,并提出一种优化的损失函数计算方式来克服正负样本比例失调问题以及加速网络收敛。最后,对网络输出的关键点坐标进行双目视觉三维重建并完成测距。研究结果表明:本文算法在关键点检测精度上比其他神经网络方法的高,相较于次优方法,本文方法均方根误差和归一化平均误差分别减少17.24%和18.58%;在三维测距上,其精度明显高于传统特征检测算法精度,满足工业上测量定位的精度高、受环境影响小等要求。

关键词：双目视觉 Transformer 关键点检测注意力机制

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基于非线性扩散与高维M-SURF描述符的双目视觉测量方法

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光电子．激光 2024年第4期35卷 405-413页

作者：宋祥许四祥杨利法施宇翔安徽工业大学机械工程学院安徽马鞍山243000 特种重载机器人安徽省重点实验室安徽马鞍山243000

针对传统图像匹配算法存在误匹配率高和双目视觉测量精度低的问题,本文提出一种基于非线性扩散与高维改进加速鲁棒特征(modified-speeded up robust features,M-SURF)描述符的双目视觉测量方法。首先改进非线性扩散模型中的PM(Perona-Ma... 详细信息

针对传统图像匹配算法存在误匹配率高和双目视觉测量精度低的问题,本文提出一种基于非线性扩散与高维改进加速鲁棒特征(modified-speeded up robust features,M-SURF)描述符的双目视觉测量方法。首先改进非线性扩散模型中的PM(Perona-Malik)模型,使图像中边缘区域得以平滑而维持内部平坦区域不变,再将扩散后图像与原始图像进行差分运算,利用KAZE算法检测特征点;然后采用环形邻域构建描述符,在对Harr小波响应值进行叠加时,根据与其垂直方向响应值的正负号进行多区间划分,生成高维M-SURF描述符;最后采用Hamming距离匹配,利用随机采样一致性(random sample consensus,RANSAC)算法剔除误匹配并筛选出测量所需的匹配点对,根据平行双目视觉测量原理获取匹配点对的三维坐标即可完成测量。实验结果表明,本文提出算法的匹配正确率较传统KAZE算法提高24.09%,测量最小相对误差达到0.3756%,满足测量精度的要求。

关键词：双目视觉非线性扩散 KAZE算法改进加速鲁棒特征(M-SURF)描述符测量

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双目视觉三维重建下的植保机作业优化研究

农机化研究 2024年第8期46卷 240-243页

作者：张振山王建军武秋俊马振河北机电职业技术学院河北邢台054000 邦迪管路系统(重庆)有限公司重庆404100

以喷雾植保机自动化作业路径规划为研究对象,利用双目视觉摄像机对作业环境区域内的障碍物进行检测,并基于三维重建技术构建障碍物空间位置坐标,根据检测到的障碍物位置信息对喷雾植保机的避障路径进行规划,以保证喷雾植保机作业过程可... 详细信息

以喷雾植保机自动化作业路径规划为研究对象,利用双目视觉摄像机对作业环境区域内的障碍物进行检测,并基于三维重建技术构建障碍物空间位置坐标,根据检测到的障碍物位置信息对喷雾植保机的避障路径进行规划,以保证喷雾植保机作业过程可实时避障。试验结果表明:喷雾植保机能够按照预先设定的作业路径行进,遇到障碍物时能够及时进行障碍检测,并根据规划路径进行避障,保证了喷雾作业的有效实施。

关键词：植保机自动喷雾双目视觉三维重建路径规划

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基于GAN的龙门式焊接机器人双目视觉研究

信息与控制 2024年

作者：龚文华刘钊王兴东武汉科技大学机械自动化学院襄阳职业技术学院汽车工程学院武汉科技大学计算机科学与技术学院

为了克服电弧焊中热膨胀、烟雾等困难并获取焊缝位置信息，实现对于非标大型工件的自动焊接功能，本文为龙门式焊接机器人设计并实现了双目视觉系统，配置了红色线型结构激光、窄带红色滤镜和双目视觉相机，与焊枪一起固定在机器人的执... 详细信息

为了克服电弧焊中热膨胀、烟雾等困难并获取焊缝位置信息，实现对于非标大型工件的自动焊接功能，本文为龙门式焊接机器人设计并实现了双目视觉系统，配置了红色线型结构激光、窄带红色滤镜和双目视觉相机，与焊枪一起固定在机器人的执行末端，在焊接过程中对于焊缝进行实时图像采集和位置感知。本文设计了生成式对抗网络（GAN）架构的深度学习神经网络，并采用了迁移学习进行跨域训练。实验表明，所设计的双目视觉系统能有效利用双目图像数据，实时输出在焊接区域里焊缝的位置和深度，在无专门图像校正的条件下，焊接过程中焊缝横向位置和焊缝高度的识别精度分别可达1.0 mm。本文设计的焊接机器人双目视觉方法简明可行且成本低廉，为自动实时焊缝位置感知添加了一种新途径。

关键词：焊缝跟踪双目视觉深度学习焊接机器人

基于双目视觉和圆形标记点的发动机位移精确测试技术

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航空学报 2024年第11期 165-174页

作者：高玉闪闫松张志伟西安航天动力研究所航天液体动力全国重点实验室

为了精确测量发动机静力试验和摇摆试验中结构的三维变形，提出一种基于双目视觉和圆形标记点的高精度位移测量方法，通过在发动机结构表面粘贴反光圆形标记点，并拍摄结构变形过程中的图像序列来识别位移。首先，使用Sobel边缘检测算... 详细信息

为了精确测量发动机静力试验和摇摆试验中结构的三维变形，提出一种基于双目视觉和圆形标记点的高精度位移测量方法，通过在发动机结构表面粘贴反光圆形标记点，并拍摄结构变形过程中的图像序列来识别位移。首先，使用Sobel边缘检测算法提取每个圆形标记点的像素级边缘信息；然后，通过基于插值的亚像素边缘检测方法获取亚像素级边缘点，以更准确地确定标记点的位置；最后，利用椭圆最小二乘法对标记点的边缘轮廓进行拟合，从而实现对标记点的精确定位。为了评估该方法的性能，对隔振云台上的静止标记点进行了位移测量。当相机距离标记点0.6 m时，面内2个方向的位移测量标准差分别为0.36μm和0.32μm，离面位移的测量标准差为0.58μm。此外，通过使用位移台提供的标准位移，进一步验证了该算法在处理与相机平面夹角达60°斜面和?12 mm细管路等结构位移测量时的适用性。将该视觉测量系统应用于某发动机机架的静力试验，取得了令人满意的结果。试验表明，该算法能够实时跟踪29个圆形标记点的位移，并且与电感式位移传感器测试结果的最大误差仅为5.6%。与传统的接触式位移测试方法相比，视觉测试方法具有布置迅速、成本低、测量精度高以及增加测量数量不会显著增加工作量等诸多优点，这使其成为一种替代传统位移测试的可靠且有效的方法。

关键词：液体火箭发动机双目视觉圆形标记点亚像素位移

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基于改进双目视觉算法的三维重建研究

光电子．激光 2024年第7期35卷 699-707页

作者：邹家豪赵燕东北京林业大学工学院北京100083

为解决现有立体匹配算法在图像弱纹理等区域鲁棒性差以及模型参数较大的问题,对PSMNet立体匹配方法进行改善,通过使用空洞空间卷积池化金字塔结构(atrous spatial pooling pyramid, ASPP)提取图像在不同尺度下的空间特征信息。随后引入... 详细信息

为解决现有立体匹配算法在图像弱纹理等区域鲁棒性差以及模型参数较大的问题,对PSMNet立体匹配方法进行改善,通过使用空洞空间卷积池化金字塔结构(atrous spatial pooling pyramid, ASPP)提取图像在不同尺度下的空间特征信息。随后引入通道注意力机制,给予不同尺度的特征信息相应的权重。融合以上信息构建匹配代价卷,利用沙漏形状的编解码网络对其进行规范化操作,从而确定特征点在各种视差情况下的相互对应关系,最后采用线性回归的方法得到相应的视差图。与PSMNet相比,该研究在SceneFlow和KITTI2015数据集里的误差率各自减少了14.6%和11.1%,且计算复杂度下降了55%。相比较于传统算法,可以改善视差图精度,提升三维重建点云数据质量。

关键词：双目视觉立体匹配点云三维重建

基于双目视觉的应用于行波故障定位的高压输电线长修正方法

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电网技术 2024年

作者：李振兴胡聪朱益崔晓琳翁汉琍梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室(三峡大学) 国网河南省电力公司开封供电公司

输电线路长度受载流量、环境等因素影响发生变化，使用固定线长进行故障定位时误差较大。该文基于双目视觉技术，对输电线路图像信息进行分析处理，提出了一种应用于行波故障定位的高压输电线长修正方法。首先，根据输电线线长计算公式... 详细信息

输电线路长度受载流量、环境等因素影响发生变化，使用固定线长进行故障定位时误差较大。该文基于双目视觉技术，对输电线路图像信息进行分析处理，提出了一种应用于行波故障定位的高压输电线长修正方法。首先，根据输电线线长计算公式，将决定实际线长的参数定义为应比系数；其次，对采集到的线路图像进行极线矫正和边缘检测，计算全图像素点视差值，根据双目视觉模型恢复输电线的空间立体三维坐标；最后，对特征点坐标进行拟合，更新应比系数后代入悬链线线长计算公式，得到实际环境中输电线线长，再运用于双端行波法中进行精确定位。依据实际工程某500kV输电线路图像展开算例验证，利用PSCAD/EMTDC软件模拟行波故障定位过程，仿真结果表明所提方法能够有效减小故障定位误差，有助于故障的快速排除。

关键词：高压输电线路行波故障定位双目视觉线长修正

基于双目视觉和单线激光雷达的三维场景重建系统和算法

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测绘通报 2024年第5期 48-52,59页

作者：钟雷声夏辉陈佳林 92728部队上海200436

双目视觉和激光雷达是实现三维场景重建的两种有效方法,但它们都具有自身的局限性。将视觉传感器和激光传感器的数据相融合,可克服其各自的缺陷,具有重要意义。本文针对单线旋转激光雷达设备的独特性,提出了一种基于双目图像和激光雷达... 详细信息

双目视觉和激光雷达是实现三维场景重建的两种有效方法,但它们都具有自身的局限性。将视觉传感器和激光传感器的数据相融合,可克服其各自的缺陷,具有重要意义。本文针对单线旋转激光雷达设备的独特性,提出了一种基于双目图像和激光雷达数据的模块化双目视觉-激光雷达SLAM(Stereo-LiDAR SLAM)系统和算法。在该方法中,双目视觉信息被用于消除激光雷达点云的畸变,并支撑双目视觉定位(VO)模块,为整个系统提供初始的位姿估计。然后,独立于VO模块的激光雷达SLAM(L-SLAM)模块对位姿参数进行优化,从而得到高精度的三维场景重建结果。试验表明,本文设计的系统和算法可以有效提高大规模低成本三维场景重建的精度和环境适应能力。

关键词：双目视觉激光雷达三维重建