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基于彩色图象的足球机器人视觉系统设计

基于彩色图象的足球机器人视觉系统设计

作者：徐大宏中南大学

学位级别：硕士

开展机器人足球赛，最大的好处是能够将人工智能技术、计算机视觉等领域的研究成果与实践结合起来。借助机器人足球赛对人工智能技术、计算机视觉技术的研究成果进行检验，探索多个智能机器人在不可预测的动态环境中如何密切配合、协同... 详细信息

开展机器人足球赛，最大的好处是能够将人工智能技术、计算机视觉等领域的研究成果与实践结合起来。借助机器人足球赛对人工智能技术、计算机视觉技术的研究成果进行检验，探索多个智能机器人在不可预测的动态环境中如何密切配合、协同作战，使人工智能技术、计算机视觉技术更加成熟，并加速它们的商品化、产业化进程。机器人视觉要在一秒内给出十几次甚至几十次球场实体识别的结果，这种实时性要求属于图像处理的前沿课题。足球机器人平台，为人工智能研究领域，特别是对多智能体系统的研究提供了很好的试验载体。而视觉系统是其最为基本的，也是最为关键的一个子系统，其研究意义是显然的。对于计算机视觉系统，实践证明彩色是一个强有力的视觉特性和图象特征。基于彩色图象的视觉系统，是切实可行的，而且能克服很多使用几何特性和灰度强度方法所不能解决的问题。对旋转、比例和分辨率等变化的承受能力，使它成为图像分割中一个非常有吸引力的信息源。尽管有很多的优点，但它也存在一些问题。如彩色感知非常依赖于光照，这一现象是基于彩色的图像分割所面临的一个主要挑战。本文进行了基于彩色图象的足球机器人视觉系统的设计，使运动机器人具有实时的感知能力。通过详细的文献回顾，学习了最新发展水平的基于彩色图像分割及跟踪算法，也对一些图像分割及目标跟踪算法进行了比较分析。探讨了影响彩色感知效果、如改善目标识别精度、如何提高目标识别速度和如何克服变化光照条件对识别的影响等问题。实时性和自适应性是足球机器人视觉系统的设计难点，而且在系统基本满足实时性及自适应性的前提下，更进一步则是加强系统的鲁棒性能和提高系统的识别精度。在视觉系统的设计实现过程中，本文提出了将恒定阈值方法、自适应阈值方法，以及统计模型方法应用于系统的象素分类阶段。同时在目标区域合并(分割)阶段，提出了基于全局扫描的分割算法、行程编码图中基于树的区域查找算法和基于统计的区域特征量计算方法。实验结果表明这些方法都是可行且有效的，而且比较理想的解决了实时性及自适性，也使得系统鲁棒性能好，目标识别精度较高。所开发的视觉系统综合运用这些方法，从而实现了一个鲁棒性能好、识别精度高、处理速度快的视觉系统。

关键词：足球机器人实时视觉系统基于彩色的分割高斯分布密度彩色滤波视频捕获目标跟踪

在白光图象处理系统中利用色度测量作黑白图象的加法和减法

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物理学报 1981年第12期 1609-1614页

作者：母国光蒋建国刘华光南开大学物理系 Departnent of Electrical Engineering.University of Alabama Univ-ersity Alabama 35486 Alabam 35486 美国阿拉巴玛大学的访问教授

本文提供了一个新技术的理论和实验结果,即在白光图象处理系统中利用傅里叶频谱平面的彩色滤波和在输出平面的色度测量来作黑白透明图象的加法和减法。待处理的透明片的光强透过率可用原色的色度坐标来表示,两个图象的相加和相减的结果... 详细信息

本文提供了一个新技术的理论和实验结果,即在白光图象处理系统中利用傅里叶频谱平面的彩色滤波和在输出平面的色度测量来作黑白透明图象的加法和减法。待处理的透明片的光强透过率可用原色的色度坐标来表示,两个图象的相加和相减的结果可在同一输出平面上以其相应的色度坐标值表示出来。

关键词：图象编码傅里叶频谱白光图象处理系统彩色滤波加法

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象全息编码的白光图象处理

应用激光 1983年第6期 5-10页

作者：母国光吴法祥王肇圻南开大学现代光学研究室

本文提供了用象全息编码作白光图象处理的新技术;给出了由它完成的彩色档案存贮、彩色恢复和图象平行处理的实验结果。

关键词：图象处理白光计算机应用全息编码彩色滤波空间滤波器彩色图象光栅编码扩束系统滤色片透明片

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用白光信息处理作褪色透明片的彩色复原

物理学报 1981年第6期32卷 841-848页

作者： Francis T.S.Yu 母国光庄松林 Department of Electrical Engineering Pennsylvania State UniversityUniversity ParkPennsylvania 16802 U.S.A 南开大学物理系现代光学研究室上海光学仪器研究所

本文提供了用白光信息处理技术作褪色透明彩色照片彩色复原的原理和实验,其中之一是由空间编码和彩色滤波两步骤完成的,即将待处理的透明彩色片用空间编码技术编制在一张黑白感光底片上,在白光光学处理系统的傅里叶平面中对这编码的黑... 详细信息

本文提供了用白光信息处理技术作褪色透明彩色照片彩色复原的原理和实验,其中之一是由空间编码和彩色滤波两步骤完成的,即将待处理的透明彩色片用空间编码技术编制在一张黑白感光底片上,在白光光学处理系统的傅里叶平面中对这编码的黑白片的频谱进行彩色滤波,最后在系统的输出平面给出彩色增强或复原的图象,另一种是用白光处理技术作褪色透明彩色片的彩色复原实时处理,它可供及时的直接观察并且有操作简便,成本经济和能灵活多用的特点,这两种技术为彩色图象的彩色增强和复原提供了新方法。

关键词：空间编码透明片白光彩色滤波傅里叶频谱

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用白光假彩色图象的加减技术作光谱分析

物理学报 1982年第11期33卷 1534-1540页

作者：母国光王君庆方志良南开大学近代光学研究室

以光谱图作光学图象处理的对象,利用光栅作空间编码,在白光图象处理系统中作出假彩色光谱图并应用色度学的加法原理完成光谱定性分析和定量分析。这一新方法,在作定性分析时不需要标准谱图,亦不需要比长计和投影仪,它有极高的灵敏度;在... 详细信息

以光谱图作光学图象处理的对象,利用光栅作空间编码,在白光图象处理系统中作出假彩色光谱图并应用色度学的加法原理完成光谱定性分析和定量分析。这一新方法,在作定性分析时不需要标准谱图,亦不需要比长计和投影仪,它有极高的灵敏度;在作定量分析时,还可以利用现有的用看谱镜作合金定量分析的大量资料而不需要看谱镜和测微光度计就能获得相当可靠的分析结果。实验结果与理论相符得很好。

关键词：白光编码假彩色图象处理系统彩色光谱半定量分析光谱图彩色滤波彩色图象色度学测量学

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用多次曝光全息透镜作散斑编码的图像处理

中国激光 1988年第12期 724-726页

作者：王肇圻吴法祥查宇黄秋元南开大学现代光学研究所南开大学现代光学研究所天津

制备了一种新的全息光学透镜——MEHL.用该透镜实现了散射编码的白光图像处理.还可用于狭缝一步彩虹术中.

关键词：图像处理散斑图多次曝光全息透镜全息光学立体投影黑白图像彩色图像彩色滤波空间频率

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用散斑屏一次曝光抽样实现密度假彩色编码

仪器仪表学报 1987年第4期8卷 367-371页

作者：王肇圻吴法祥曹茂永王丹宇南开大学现代光学研究所

通常的密度假彩色编码技术是用Ronchi 光栅对待处理图像的正片和负片作空间编码,而后在白光系统中实现假彩色化。它的主要缺点是正负片的位置不易对准,以及输出图像分辨率较低。本文介绍了用散斑屏一次抽样曝光的编码片在白光处理器中... 详细信息

通常的密度假彩色编码技术是用Ronchi 光栅对待处理图像的正片和负片作空间编码,而后在白光系统中实现假彩色化。它的主要缺点是正负片的位置不易对准,以及输出图像分辨率较低。本文介绍了用散斑屏一次抽样曝光的编码片在白光处理器中实现假彩色化的新方法。该技术分两个步骤:首先把物透明片成像到一个与散斑屏密接的感光底片上得到一次曝光编码片。然后把编码片置于白光处理器中,通过在付里叶平面上作彩色滤波得到假彩色编码的图像。它不存在两次曝光编码技术中正片和负片的位置不易对准的问题,且有散斑屏分辨率高和易于制备的优点。文中给出用这种技术所作的生物电镜照片密度假彩色编码的实验结果。

关键词：彩色编码散斑光处理器彩色化图像分辨率彩色滤波编码技术黑白图像空间频率透明片

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基于Bayer格式图像的实时色彩还原算法

液晶与显示 2019年第3期34卷 310-316页

作者：王麓徐弘基王若溪孙畅常玉春吉林大学电子科学与工程学院吉林长春130012

为了实现大面阵高帧频CMOS相机输出的Bayer格式图像的实时精准还原,恢复其真实色彩,减少整幅图像(特别是边缘图像)的色彩失真,提出一个既能够准确还原图像色彩又能够尽量减少复杂性的算法。首先对目标图像进行预处理,即将图像进行扩大,... 详细信息

为了实现大面阵高帧频CMOS相机输出的Bayer格式图像的实时精准还原,恢复其真实色彩,减少整幅图像(特别是边缘图像)的色彩失真,提出一个既能够准确还原图像色彩又能够尽量减少复杂性的算法。首先对目标图像进行预处理,即将图像进行扩大,整幅图像采用统一算法进行色彩还原,以减少边缘处像素单独还原所增加的计算量。而后利用改进的梯度插值,通过计算一个5×5邻域内的水平梯度边缘值和竖直梯度边缘值,统计其两个方向边缘值的和来对边界方向进行仲裁。最后利用G分量插值结果对其他两分量进行还原,从而大大减小了传统算法所引入的色彩失真。用MSE、PSNR两种方法对本文提出的改进算法进行评估,结果表明本方法能够改善图像色彩还原程度、锐化图像边缘、提升计算效率、减少色彩失真。该方法可以实现12k×5k@10 f/s的图像数据实时色彩还原。本算法不仅色彩还原优于传统算法,而且适合使用FPGA实现高速图像数据的实时色彩还原。

关键词： Bayer图像彩色滤波梯度插值 FPGA

用衍射级间干涉编码法作彩色透明片的档案存贮

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光学学报 1984年第8期 701-705页

作者：方志良王君庆母国光南开大学近代光学研究室

本文提出一种在白光信息处理系统中用一块二维的正交黑白Ronchi光栅的衍射级间干涉来形成三原色正弦光栅做彩色编码的新技术.它在作彩色透明片的档案存贮时具有操作简单方便、能有效地避免莫尔条纹实现变频编码及一次完成的优点.可得到... 详细信息

本文提出一种在白光信息处理系统中用一块二维的正交黑白Ronchi光栅的衍射级间干涉来形成三原色正弦光栅做彩色编码的新技术.它在作彩色透明片的档案存贮时具有操作简单方便、能有效地避免莫尔条纹实现变频编码及一次完成的优点.可得到令人满意的分辨率和色彩.理论分析与实验结果相符.

关键词：透明片空间频率滤色片彩色滤波彩色编码频谱面光栅空间滤波器编码法干涉档案