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傅里叶叠层显微术的光源位姿校正

液晶与显示 2023年第6期38卷 712-729页

作者：郑传建杨德隆张韶辉胡摇郝群北京理工大学光电学院北京100081

傅里叶叠层显微术(Fourier Ptychographic Microscopy,FPM)通过采集不同照明角度下的一组低分辨率强度图像,并利用合成孔径与相位恢复技术拼接融合,实现了大视场和高分辨率的定量复振幅成像。精确的频谱位置是重构算法的重要先验知识,... 详细信息

傅里叶叠层显微术(Fourier Ptychographic Microscopy,FPM)通过采集不同照明角度下的一组低分辨率强度图像,并利用合成孔径与相位恢复技术拼接融合,实现了大视场和高分辨率的定量复振幅成像。精确的频谱位置是重构算法的重要先验知识,对获得高质量的重构图像至关重要。因此,校正决定图像频谱位置的照明光源位姿成为了实现鲁棒FPM系统的重要工作。近年来,多种校正照明光源位姿的方法相继被提出:采用多自由度精密机械平台校准的机械校正法、根据采集图像强度或频谱信息的数据驱动校正法及基于显微镜光学原理的成像机制校正法。本文简要介绍了FPM的基本原理和光源的位姿偏差,对3类校正方法的原理和特点进行了综述。机械校正法可以从源头上消除位姿偏差,但费时费力;数据驱动校正法能够自动校正位姿偏差,但存在校正时间长和校正参数耦合的问题;成像机制校正法不仅校正鲁棒性高,还能够从多种系统误差中分离出准确的位姿参数,是一种极具发展潜力和应用前景的校正方法。

关键词：傅里叶叠层显微术计算光学成像相位恢复位姿校正

基于薄板样条函数的电磁定位系统位姿校正方法

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北京航空航天大学学报 2018年第11期44卷 2350-2355页

作者：关少亚孟偲万元宇贾佳王田苗郑莉芳北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100083 北京航空航天大学宇航学院北京100083 北京航空航天大学生物医学工程高精尖创新中心北京100083 北京科技大学机械工程学院北京100083

电磁定位系统(EM)凭借其精度高、反应灵活、操作简便、价格便宜以及无遮挡效应等优点,被广泛应用于各种需要进行跟踪定位的领域。在介入手术中,EM可以很好地解决因人体组织对介入器械的遮挡而无法进行精确光学定位的问题,能够对介入器... 详细信息

电磁定位系统(EM)凭借其精度高、反应灵活、操作简便、价格便宜以及无遮挡效应等优点,被广泛应用于各种需要进行跟踪定位的领域。在介入手术中,EM可以很好地解决因人体组织对介入器械的遮挡而无法进行精确光学定位的问题,能够对介入器械的位姿进行精确定位。但EM是通过电磁感应原理对介入器械进行跟踪定位,因此手术环境中存在的铁磁性物质产生的干扰磁场会导致EM的磁场产生畸变,从而影响其定位精度。对EM的定位原理进行了分析,通过分析EM受干扰前后传感器在相同位置的位姿变化,提出一种基于薄板样条函数的电磁定位系统校正方法,对EM受干扰后的位姿进行校正,并通过实验验证该方法的有效性。

关键词：电磁定位介入手术磁场畸变位姿校正薄板样条函数

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基于位姿校正的巡检机器人系统设计与实现

基于位姿校正的巡检机器人系统设计与实现

作者：伍鑫厦门大学

学位级别：硕士

近年来,机器人技术得到飞速发展,上到航天探索下到家庭清洁,机器人被广泛应用于诸多领域。以电力系统为主的生产制造行业大都需要对仪器设备进行日常的检测与维护,针对传统人工巡检方式存在的工作量大、失误率高、及时性差、信息化程度... 详细信息

近年来,机器人技术得到飞速发展,上到航天探索下到家庭清洁,机器人被广泛应用于诸多领域。以电力系统为主的生产制造行业大都需要对仪器设备进行日常的检测与维护,针对传统人工巡检方式存在的工作量大、失误率高、及时性差、信息化程度低等问题,业内开始引入巡检机器人来辅助或代替工作人员完成日常巡检工作。特别是随着新冠病毒的爆发,各行业和民众生活都迫切需要无人化技术,这使得巡检机器人具备广阔的应用前景。本文分析了人工巡检的实际需求,根据人工巡检过程设计并实现了一套室内巡检机器人系统。该系统基于ROS机器人研发平台,以激光雷达传感器为主要环境感知设备,运用激光SLAM技术实现了巡检机器人的环境地图构建、室内定位、自主导航等功能,并利用定位结果保存巡航站点的信息,让机器人按次序导航到指定站点以完成巡检工作。针对巡检机器人导航结束后存在的位姿偏差,系统采用了一种基于激光雷达和标定物的位姿校正方法,通过激光雷达的强度数据提取标定物的特征点,以此确定位姿偏差的大小和方向,并通过控制机器人的运动来有效消除偏差。另外,系统还设计了一款基于智能终端的安卓APP,APP通过无线网络与巡检机器人进行信息交互,具备可视化数据和下达控制指令的功能,实现了对巡检机器人的远程控制以及环境地图和运动状态的显示。本文所设计的巡检机器人系统满足一般巡检工作的需求,能够有效代替传统人工巡检。其位姿校正功能的实现,提升了机器人到达站点后的位姿准确度,提高了巡检工作的检测质量。此外,通过更换检测设备,机器人还能被应用于不同的工作环境。因此,该巡检机器人具备一定的自主性、可靠性以及扩展性,它能够保障高危环境下巡检人员的人身安全,预防仪器设备因工作状态异常带来的隐患,节约了生产制造的成本,并为各行业的智能化发展提供适用性方案。

关键词：巡检机器人 ROS 激光雷达自主巡航位姿校正

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基于中国人数据集的参数化人体建模

丝绸 2022年第12期59卷 89-96页

作者：徐增波赵娟上海工程技术大学纺织服装学院上海201620

为解决基于中国人数据集的参数化人体模型重建问题,本文首先采集了152名中国成年女性净体样本,并对其进行头发部位去除、泊松重建、降采样和脚底平面切削。然后采用“粗—精”两步配准策略,先基于BPS对点云进行高效学习,将SMPL模型网格... 详细信息

为解决基于中国人数据集的参数化人体模型重建问题,本文首先采集了152名中国成年女性净体样本,并对其进行头发部位去除、泊松重建、降采样和脚底平面切削。然后采用“粗—精”两步配准策略,先基于BPS对点云进行高效学习,将SMPL模型网格点快速初始配置至扫描网格点附近;再采用基于ICP的非刚性网格配准算法进行精配准,只优化顶点位移D分量,生成精准匹配的SMPLD模型。配准完成后,比较其和LoopReg配准的配准精度和效率。之后,对配准数据进行位姿校正和主成分分析,从而获得能够反映中国人体特征的形体参数。最后进行模型重建,并将其与SMPL平均模板进行比较。由平均模型拟合结果可知,相比SMPL模型,基于重建模型的拟合结果关节误差和顶点误差均有所降低,3个实验对象的关节平均误差分别降低了26.2%、19.4%、21.7%;顶点平均误差分别降低了20.0%、16.1%、12.5%。

关键词：中国人数据集参数化人体模型 “粗—精”两步配准 LoopReg配准位姿校正主成分分析

基于图像处理的洗涤液瓶位姿检测算法研究及校正系统设计

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基于图像处理的洗涤液瓶位姿检测算法研究及校正系统设计

作者：姚宇乐江西理工大学

学位级别：硕士

洗涤液工厂自动化生产线上产品杂乱无章,需对液瓶位姿检测并校正以完成装箱工作。本文的目的是研究洗涤液瓶的位姿检测算法并设计其位姿校正系统,利用嵌入式系统可靠性高、成本低廉、功耗低等优点,实现系统检测实时性高的要求。本文的... 详细信息

洗涤液工厂自动化生产线上产品杂乱无章,需对液瓶位姿检测并校正以完成装箱工作。本文的目的是研究洗涤液瓶的位姿检测算法并设计其位姿校正系统,利用嵌入式系统可靠性高、成本低廉、功耗低等优点,实现系统检测实时性高的要求。本文的主要研究工作及成果如下:(1)采集移动中的洗涤液瓶图像,借助背景差分算法,通过阈值操作提取完整的洗涤液瓶图像,实验证明其可靠性。(2)基于普通投影算法的洗涤液瓶位姿识别耗时较长,计算复杂,故改进了基于投影法的位姿识别算法,并借助形态学思想解决了该算法由于瓶身商标而可能发生的位姿误判断问题,实验证明该算法可靠有效。(3)设计并搭建了系统硬件和软件平台,系统硬件平台包括主控制平台、检测装置和校正装置,系统软件平台包括嵌入式Linux操作系统平台、OpenCV视觉函数库和Qt软件。(4)根据位姿校正系统的设计要求,在嵌入式Linux环境下完成整个系统的软件开发,其中包括洗涤液瓶位姿检测程序开发和校正程序开发,完成对移动图像的捕捉、方向识别和位姿校正功能。在硬件和软件设计基础上,对位姿校正系统进行实验。搭建实验平台测试并分析,计算液瓶检测平均用时及校正正确率,验证了系统的可行性和稳定性。

关键词：嵌入式Linux 图像处理位姿校正投影法 OpenCV

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一种带高光处理的无缝纹理映射方法

图学学报 2023年

作者：石敏王炳祺李兆歆朱登明华北电力大学控制与计算机工程学院太仓中科信息技术研究院中国科学院计算技术研究所前瞻研究实验室中国农业科学院农业信息研究所

纹理映射作为三维重建的重要步骤，直接关系到生成模型的视觉效果。传统的纹理映射方法通常使用简单的混合方法来获取表面纹理。通过将模型表面投影到每个纹理图像上来获取相应的纹理区域，然后将它们混合在一起以获取表面纹理。然而，... 详细信息

纹理映射作为三维重建的重要步骤，直接关系到生成模型的视觉效果。传统的纹理映射方法通常使用简单的混合方法来获取表面纹理。通过将模型表面投影到每个纹理图像上来获取相应的纹理区域，然后将它们混合在一起以获取表面纹理。然而，由于相机位姿的不准确性，纹理映射结果存在明显的模糊和鬼影等问题。此外，在高光环境下获取的纹理图像很容易包含高光区域，最终导致纹理颜色的丢失，降低纹理的真实性。为了解决这些问题，提出了一种无缝纹理映射方法，可以有效消除高光反射。通过衡量纹理图像的质量，为每个模型表面选择最佳的纹理图像，并利用色度一致性约束优化的相机位姿以消除明显的纹理错位。针对高光问题，我们提出了一个高光处理模块，使用多视图图像信息并基于双色反射模型定位和处理高光纹理。最后，对纹理图进行纹理颜色一致性调整，以处理纹理之间的颜色差异。实验结果表明，与现有方法相比，提出的算法可以有效消除改善高光反射的影响，从而获得更好的纹理映射结果。

关键词：三维重建纹理映射高光处理纹理渲染位姿校正

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基于全局点云地图的煤矿井下无人机定位方法

工矿自动化 2023年第8期49卷 81-87,133页

作者：高海跃王凯王保兵王丹丹北京天玛智控科技股份有限公司北京101399

即时定位与建图(SLAM)技术应用于煤矿井下无人机自主定位时,由于采用特征点构建地图,易出现退化问题,导致定位不准确,且因其以机体作为参考坐标系,无法实现全局定位。针对该问题,提出了一种基于全局点云地图的煤矿井下无人机定位方法。... 详细信息

即时定位与建图(SLAM)技术应用于煤矿井下无人机自主定位时,由于采用特征点构建地图,易出现退化问题,导致定位不准确,且因其以机体作为参考坐标系,无法实现全局定位。针对该问题,提出了一种基于全局点云地图的煤矿井下无人机定位方法。以Fast-LIO2算法作为激光SLAM算法,获得无人机位姿估计;采用迭代最近邻算法,对获取的激光雷达实时点云和全局点云地图进行两步匹配,实现无人机位姿校正;针对因点云数量过多导致点云匹配速度无法保证定位实时性的问题,设计了基于时间的位姿输出策略,提高了无人机位姿数据输出频率。在1000 m煤矿井下巷道中测试无人机定位方法的SLAM精度和位姿校正效果,结果表明:在长距离巷道环境中,Fast-LIO2算法的定位累计误差小于1 m,在600 m以上范围内小于0.3m,明显小于LOAM-Livox算法和LIO-Livox算法;Fast-LIO2算法输出的位姿估计经校正算法校正后,飞行路径全部位于全局点云地图中,验证了位姿校正算法有效;单次SLAM算法运行耗时14.83 ms,单次位姿校正耗时883 ms,位姿数据输出频率为10 Hz,满足无人机定位实时性要求。

关键词：无人机定位即时定位与建图激光雷达惯性测量单元全局点云地图位姿校正

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足球机器人位姿快速校正方法研究

机电工程技术 2008年第10期37卷 78-80页

作者：王聪祝诗平任德齐张书生西南大学重庆400716 重庆电子工程职业学院重庆401331 新疆昌吉职业技术学院新疆昌吉831100

FIRA MiroSot机器人足球比赛中,对足球机器人位姿的识别对最终决策起着极为重要的作用,视觉系统的识别速度、精度直接影响到比赛的胜负。本文提出了一种基于特征区域补偿的位姿快速校正方法,以弥补由于光源、场地等条件造成的识别误差... 详细信息

FIRA MiroSot机器人足球比赛中,对足球机器人位姿的识别对最终决策起着极为重要的作用,视觉系统的识别速度、精度直接影响到比赛的胜负。本文提出了一种基于特征区域补偿的位姿快速校正方法,以弥补由于光源、场地等条件造成的识别误差。实验结果表明:该设计方案能够提高比赛中的识别精度,并具有良好的适应性。

关键词：足球机器人机器视觉位姿校正

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基于人机交互的移动服务机器人导航系统

机器人 2009年第3期31卷 248-253页

作者：黄志华屠大维赵其杰上海大学机电工程与自动化学院上海200072

针对目前全自主移动机器人尚难实现的问题,基于人机结合的思想研制了由操作者、人机交互平台和移动机器人组成的"人—机—环境"一体化移动机器人导航系统.介绍了该系统的结构组成,阐述了系统导航策略,详细分析了人机交互、人机协作、移... 详细信息

针对目前全自主移动机器人尚难实现的问题,基于人机结合的思想研制了由操作者、人机交互平台和移动机器人组成的"人—机—环境"一体化移动机器人导航系统.介绍了该系统的结构组成,阐述了系统导航策略,详细分析了人机交互、人机协作、移动机器人位姿预测及基于扩展卡尔曼滤波的位姿校正方法.设计了导航系统界面,通过在室内真实环境下的导航实验,验证了该"人—机—环境"一体化移动机器人导航系统的有效性.

关键词：人—机—环境人机交互移动机器人导航位姿校正