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基于改进GA优化BP网络的双目视觉定位研究

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组合机床与自动化加工技术 2023年第2期 28-30,36页

作者：褚新建何丹张伏郑州工业应用技术学院机电工程学院郑州451100 郑州工业应用技术学院信息工程学院郑州451100 河南科技大学农业装备工程学院洛阳471003

为了提高传统遗传算法(genetic algorithm, GA)IGA优化BP网络迭代时间过长以及精度偏低的缺陷,设计了一种通过改进遗传算法(improved genetic algorithm, GA)IGA优化BP网络,并进行完成双目视觉的定位计算。改进遗传算法来提升BP网络收... 详细信息

为了提高传统遗传算法(genetic algorithm, GA)IGA优化BP网络迭代时间过长以及精度偏低的缺陷,设计了一种通过改进遗传算法(improved genetic algorithm, GA)IGA优化BP网络,并进行完成双目视觉的定位计算。改进遗传算法来提升BP网络收敛能力并获得更强的全局寻优效果,显著改善BP网络处理效率与精度,最终促使相机获得更高定位精度以及运算速率。给出了IGA优化BP网络的双目视觉定位算法流程,并开展了双目视觉定位实验。研究结果表明,未优化坐标预测值误差均值为0.66 mm,优化坐标误差均值为0.08 mm。改进BP网络进行双目视觉定位精度达到0.12 mm,相对最初预测定位误差降低近0.01 mm。以BP网络来定位双目视觉精度均值是0.12 mm,以OpenCV定位的实际精度是0.10 mm。推断以神经网络双目视觉进行定位时满足双目视觉定位精度条件。

关键词：双目视觉定位 BP网络改进遗传算法

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面向定制式木工家具制造的机器人双目视觉定位方法研究

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面向定制式木工家具制造的机器人双目视觉定位方法研究

作者：李迁迁燕山大学

学位级别：硕士

近年来，随着生活水平的提高，家具的需求趋向多样化，定制化木工家具应运而生，然而现阶段木工家具的组装、涂装等工序仍然主要依靠人工完成，生产效率低且质量参差不齐。木工家具生产的智能化组装可以大幅提升木工家具的生产效率，是... 详细信息

近年来，随着生活水平的提高，家具的需求趋向多样化，定制化木工家具应运而生，然而现阶段木工家具的组装、涂装等工序仍然主要依靠人工完成，生产效率低且质量参差不齐。木工家具生产的智能化组装可以大幅提升木工家具的生产效率，是定制式木工家具制造的主要趋势。实现木工家具的智能化组装，对家具材料的精确定位必不可少。本文针对定制式木工家具制造场景的双目视觉定位方法进行了研究。研究主要包含以下内容：　　首先，研究了双目立体匹配方法，提出了基于区域的木工场景双目视差计算方法。分析了木工家具制造场景中板材的特点，选用基于边缘连接的区域分割方法对板材进行分割提取，选择板材区域轮廓上显著特征点计算特征描述子，通过特征匹配得到特征点视差，进而计算区域轮廓的视差和全部区域的视差，通过实验证明了该方法可以完整有效地计算出木工家具板材的双目视差。　　其次，通过对双目视觉定位方法的研究，提出了基于粗定位-精定位相结合的板材定位方法。根据板材特点，使用粗定位双目相机采集板材完整图像，计算得到板材的粗略位置;使用精定位相机采集板材一角和标志物的图像，计算板材一角与标志物的偏差，得到板材的精确位置。通过实验测试，得到的板材精确位置误差满足定位要求。　　最后，设计了应用于木工家具装配的机器人双目视觉系统。构建了双目视觉定位硬件系统，开发了双目视觉定位软件系统，并通过实验验证了该双目视觉定位系统对于木门组装的有效性。

关键词：双目视觉定位双目视差计算木工家具场景木门装配 ZED双目相机

基于双目视觉的浅水跨介质立体定位系统的设计与实践

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电子元器件与信息技术 2024年第1期8卷 79-82页

作者：杨策王婷婷白浩男魏通北京计算机技术及应用研究所

针对浅水区域内物体的跨介质立体定位需求，本文通过分析水下目标物体在跨介质情况下的光线折射效应模型，通过结合等效焦距模型的双目视觉定位误差补偿方法，搭建了一套非接触式的浅水跨介质立体定位系统，并搭建模拟实验平台进行了实... 详细信息

针对浅水区域内物体的跨介质立体定位需求，本文通过分析水下目标物体在跨介质情况下的光线折射效应模型，通过结合等效焦距模型的双目视觉定位误差补偿方法，搭建了一套非接触式的浅水跨介质立体定位系统，并搭建模拟实验平台进行了实践验证。该定位系统主要通过视觉信息获取目标点的空间坐标，通过所提出的补偿方法结合单点激光、超声波测距数据，对系统定位误差进行了修正，实现了在液面上方直接对浅水区域内的液面下方目标物进行定位测量的功能。本文搭建了组合式视觉定位测量系统及其测试平台，完成了对水下目标的跨空气及水介质定位的实验，结果表明，该系统可实现针对跨介质浅水区域液面下物体的立体定位功能。

关键词：跨介质立体定位双目视觉定位组合定位

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基于CMOS的双目视觉定位系统的设计

国防科技大学学报 2003年第6期25卷 1-4,34页

作者：郑志强季秀才刘斐国防科技大学机电工程与自动化学院湖南长沙410073

介绍了一种基于CMOS视觉芯片的双目视觉相对定位信息提取系统。重点描述了该系统的硬件系统的组成:成像采集设备、控制器、存储器、专用DSP和外部接口电路,以及各部分的芯片选择和相应的接口设计,并提供了设计方案实例。系统具有体积小... 详细信息

介绍了一种基于CMOS视觉芯片的双目视觉相对定位信息提取系统。重点描述了该系统的硬件系统的组成:成像采集设备、控制器、存储器、专用DSP和外部接口电路,以及各部分的芯片选择和相应的接口设计,并提供了设计方案实例。系统具有体积小、重量轻、功耗小、集成度高、接口灵活、定位精度高等特点,可以方便地安装在各种设备,尤其是嵌入式系统上,因此可以广泛地应用到很多领域。

关键词： CMOS视觉芯片双目视觉定位硬件系统软件设计

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双目视觉定位的机械臂卸垛装置的初步研究

双目视觉定位的机械臂卸垛装置的初步研究

作者：徐培华南理工大学

学位级别：硕士

随着人力成本的不断提高,企业开始寻求新的物流方式来代替依靠人力、效率低下的传统物流方式。智能化物流是最终的解决方案,采用视觉机器人技术实现智能物流是降低物流成本,提升物流效率的有效途径。本文针对现有的集装箱内物流方式,提... 详细信息

随着人力成本的不断提高,企业开始寻求新的物流方式来代替依靠人力、效率低下的传统物流方式。智能化物流是最终的解决方案,采用视觉机器人技术实现智能物流是降低物流成本,提升物流效率的有效途径。本文针对现有的集装箱内物流方式,提出了双目视觉定位的机械臂卸垛方式。以上开口集装箱内规则的纸箱垛和不规则的轮胎垛为应用对象,研究开发了一种双目视觉定位的机械臂卸垛装置,并对该装置的设计、分析和实验进行了详细的研究,结果为该装置的开发和研制提供了理论和依据,最终在该研究的基础上,成功试制出了依靠双目视觉定位纸箱和轮胎的机械臂卸垛装置。首先,根据轮胎的结构特点,设计了具有误差适应能力的轮胎专用气动抓手,并对抓手关键部件(直角拉钩)进行研究,通过静力学分析改进结构。对机械臂运动学进行研究,确定了双目视觉在机械臂第三关节轴上的手眼系统。探究了平行双目视觉测量原理及其标定技术,通过单摄像机标定、立体标定及手眼标定,搭建了机械臂的双目视觉传感系统。其次,设计了基于SURF特征点模板匹配的纸箱定位算法。研究了SURF特征点的快速最近邻匹配算法;通过RANSAC算法估计基础矩阵实现极线约束过滤并寻找与模板相符合的目标;通过RANSAC算法估计单应矩阵实现平面图像间的单应性变换来定位标记点;最终通过双目视觉测量模型实现了对纸箱标记点的定位。该算法对标记点的相对定位精度为1.43%—2.94%。再者,设计了标记线轮胎的双目视觉定位算法。通过阈值分割、去除小联通区域及二值细化对轮胎垛双目图像预处理;通过行扫描双目图像提取细化后标记线上的特征点,并采用极线约束、顺序约束和视差范围约束完成立体匹配;通过RANSAC算法过滤标记线重建点云中的误匹配点和噪声点,实现标记线空间圆的高精度拟合和轮胎位姿定位。该算法测量轮胎标记线半径相对精度为1.72%。最后,设计了纸箱和轮胎双目视觉定位的抓取实验,通过压力传感的真空吸盘实现了对纸箱的视觉定位抓取;通过多次对轮胎的视觉定位抓取实验,验证了该视觉系统对轮胎的定位精度满足系统的要求。

关键词：双目视觉定位轮胎抓手 RANSAC算法模板匹配空间圆拟合

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基于双目视觉定位的排爆机器人控制系统

微计算机信息 2008年第2期24卷 255-256,262页

作者：杨武姚锡凡范路桥南昌工程学院机械与动力系华南理工大学机械工程学院 330029南昌华南理工大学机械工程学院510640广州

本文提出了一种基于双目视觉定位导航的自动抓取排爆机器人控制系统方案,介绍了双目视觉定位的原理和运动控制系统的设计,并利用MATLAB/RTW工具生成基于xPC目标的实时控制系统,运行于配置PC/104的试验样机上,取得了较好的结果。

关键词：排爆机器人运动控制双目视觉定位 MATLAB/RTW

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船载视频中海上目标的双目视觉定位方法研究

船载视频中海上目标的双目视觉定位方法研究

作者：常侃侃大连海事大学

学位级别：硕士

目前,双目立体视觉在智能交通领域应用非常广泛,然而在航海领域的应用却非常少。船舶驾驶员对于船舶周围环境的感知直接影响船舶的航行安全,尤其是在夜间以及能见度不良等情况下,更需要有效的技术手段获取周围目标的信息。本文主要针对... 详细信息

目前,双目立体视觉在智能交通领域应用非常广泛,然而在航海领域的应用却非常少。船舶驾驶员对于船舶周围环境的感知直接影响船舶的航行安全,尤其是在夜间以及能见度不良等情况下,更需要有效的技术手段获取周围目标的信息。本文主要针对雷达和AIS对于海上弱小目标探测的不足,提出将双目立体视觉技术应用于海上目标定位,作为雷达和AIS的补充,协助船舶安全航行。双目立体视觉包括图像获取、摄像机标定、特征提取、立体匹配和三维重组等。本文主要围绕摄像机标定、立体匹配和三维重组进行理论和实验研究,针对船载视频提出了海上目标的双目视觉定位方法。首先,本文分析海上环境特征并结合传统摄像机标定方法,设计了船载摄像机的标定方法,通过平面模板法标定摄像机内参数,通过求解本质矩阵获得摄像机外参数;然后,分析了海上目标图像特征,设计了海上目标的立体匹配算法,利用极线约束条件,大幅缩小了目标匹配的搜索区域,在满足精度要求的情况下保证了算法的实时性;最后,分析双目立体视觉的成像模型,针对航行过程中船舶摇晃问题,提出了基于摄像机姿态测量的目标位置修正方法,采用微机电惯性传感器捕获摄像机实时的姿态信息,据此修正船舶倾斜引起的误差。本文设计了摄像机内参数标定装置以及摄像机姿态模拟平台,开展了摄像机标定、目标立体匹配以及基于摄像机姿态测量的位置修正实验,并在大连海事大学专用教学实习船“育鲲”轮上进行了海上目标的双目视觉定位实船实验,实验结果验证了本文所提出方法的可行性。

关键词：船载视频海上目标双目视觉定位摄像机标定立体匹配

基于深度学习的异源图像匹配算法与畜禽目标双目视觉定位系统开发

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基于深度学习的异源图像匹配算法与畜禽目标双目视觉定位系统开发

作者：王硕天津理工大学

学位级别：硕士

近年来,在大数据与人工智能技术的推动下,机器人领域得到了迅猛发展,越来越多的智能机器人出现在人们的生产和生活中。双目视觉系统作为移动机器人的眼睛,是机器人感知和探索未知世界的关键组成部分,同时异构双目可以更好地捕获环境的... 详细信息

近年来,在大数据与人工智能技术的推动下,机器人领域得到了迅猛发展,越来越多的智能机器人出现在人们的生产和生活中。双目视觉系统作为移动机器人的眼睛,是机器人感知和探索未知世界的关键组成部分,同时异构双目可以更好地捕获环境的互补信息,在活体目标检测方面更有优势。本文针对规模化养殖场畜禽养殖巡检机器人的应用环境,设计了一种应用于巡检机器人的异源图像特征点匹配算法及畜禽目标双目定位系统。首先设计了一种应用于异源图像的特征点匹配算法。提出了基于残差卷积的特征点提取网络,检测异源图像中特征点位置;提出了基于双通道卷积的特征度量网络,比较特征点区域异源图像间相似性。匹配的重复率、精确率与召回率分别达到33.4%、56.4%与77.7%,与传统算法有较大提升。其次针对异构相机成像光谱特点,设计了一种异构相机双目标定方法。深入的研究了相机的数学模型,分析了张正友标定算法原理,完成了红外热像仪与RGB相机标定装置与标定方法的设计,通过实验标定了红外热像仪与RGB相机内外参数,标定误差分别为1.15个像素与0.72个像素。然后,对畜禽目标双目视觉定位系统进行了设计。使用了实验室建立的畜禽目标检测数据集,训练了YOLOv4模型。通过迁移学习的方式,使用畜禽目标特征点匹配数据集,再次训练异源图像特征点匹配神经网络,使其更适合应用场景,匹配的重复率、精确率与召回率分别达到35.1%,58.3%与79.1%。之后根据空间点双目定位原理,对匹配点进行定位,并使用重心法定位畜禽目标。最后,为了验证畜禽目标双目视觉定位系统的性能指标,进行了异源图像畜禽目标检测实验、异源图像畜禽目标特征点匹配实验、畜禽目标双目视觉定位实验。红外与RGB目标检测平均精度分别为64.35%与71.31%,畜禽目标平均定位误差为152.7mm,系统综合处理时间平均为94.3ms。

关键词：深度学习异源图像匹配畜禽目标检测双目视觉定位异构相机标定

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小型无人机双目视觉定位系统实现与探索

小型无人机双目视觉定位系统实现与探索

作者：陈晔江苏大学

学位级别：硕士

随着现代科学技术的飞速发展,机械自动化成了当今时代的需求。无人机因其重量轻、成本低、隐蔽性好、灵活性高、能够适应各种恶劣环境等优点而备受青睐。在无人机系统中,先进的导航系统具有重要作用,而准确的定位是实现无人机自主导航... 详细信息

随着现代科学技术的飞速发展,机械自动化成了当今时代的需求。无人机因其重量轻、成本低、隐蔽性好、灵活性高、能够适应各种恶劣环境等优点而备受青睐。在无人机系统中,先进的导航系统具有重要作用,而准确的定位是实现无人机自主导航功能的基础。现有的定位方案因诸多问题的限制而不能够满足无人机在室内应用的需求,如GPS信号在室内会受到屏蔽、干扰,惯性导航系统存在严重的漂移问题,激光测距方案造价昂贵且难以部署等。相比之下,视觉定位方案因为易于部署、造价便宜,且不存在无线信号屏蔽问题,目前已成为无人机室内定位与导航领域的研发热点。论文在详细介绍无人机双目视觉定位算法的基础上,选用Pixhawk飞控板、ODROID XU4 ARM板、mvBlueFOX-MLC摄像头和四旋翼机架等,实际搭建了无人机双目视觉定位测试系统,以SIFT算法作为特征点提取和匹配的主要方法,实现无人机的双目视觉室内定位功能,进而对室内导航飞行任务进行了部署与测试。从室内导航飞行的测试结果可以发现,视觉定位中的累积误差明显制约了飞行效果。针对这一问题,本文结合无人机应用中常见的室内巡航场景,提出了一种基于历史访问信息的视觉定位累积误差抑制方法。该方法与通过路标识别进行全局误差消除的方法相似,但是相对于基于路标识别的累积误差抑制方法,论文提出的方法不需要事先建立路标库,仅利用历史访问点的信息进行误差纠正,因而具有更好的未知环境适应能力、更易于部署。算法首先将相对于当前位置具有高图像特征点匹配率的历史访问区域定义为可信空间,进而利用已存储的所有可信历史访问点的图像特征,对当前位置进行局部旋转和位移偏移量的重计算,并以图像匹配率为权重,对原始定位结果进行修正。实验证明,该方法能够有效提高定位精度。

关键词：无人机双目视觉定位累积误差历史访问信息室内定位