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基于视觉的驾驶员耳朵识别与空间定位研究

基于视觉的驾驶员耳朵识别与空间定位研究

作者：彭程青岛理工大学

学位级别：硕士

智能座舱是当前汽车技术的研究热点,人机交互是其中的关键。人耳识别是座舱主动降噪、语音交互的重要环节,对驾驶员及乘员耳朵实现精准、动态的空间定位,可为汽车座舱声学环境的人因设计和控制算法提供有效的支撑,是当前汽车智能座舱研... 详细信息

智能座舱是当前汽车技术的研究热点,人机交互是其中的关键。人耳识别是座舱主动降噪、语音交互的重要环节,对驾驶员及乘员耳朵实现精准、动态的空间定位,可为汽车座舱声学环境的人因设计和控制算法提供有效的支撑,是当前汽车智能座舱研究的重要课题之一。因此,本文从机器视觉的角度出发,采集构建不同驾驶员的耳朵数据集,提出一种改进Haar-like算法来识别驾驶员耳朵,进而采用四点定位方法实现耳朵空间位置的精确定位。首先采集不同人、不同角度的人耳图片,最终选取了正样本超过1000张尺寸为40×40px的耳朵照片。尽可能多的包含了人耳朵特征结构,为后文进行驾驶员耳朵训练算法提供了足够数量的样本数据。随后将采集的图片采用改进的Haar-like算法进行级联分类器的训练,利用训练好的级联分类器进行汽车室内驾驶员耳朵的动态识别。其次,针对已经识别出驾驶员耳朵的图片,利用深度相机进行深度距离的测算,研究了深度相机坐标系与像素坐标系之间的关系,并在实车内进行深度相机的标定之后,变换多种身体姿态,换算驾驶员耳朵的空间三维位置坐标,与实际测得的数据相比仅差1mm。再次,针对由于头发、耳机、口罩等遮挡可能造成的人耳识别算法失效问题,提出一种四点定位的方法,通过脸-耳的匹配计算出驾驶员耳朵的空间坐标。对驾驶员脸部特征进行人脸识别,并建立头部三维点云模型;通过深度相机及坐标换算,确定脸部特征与头部模型的空间关系,建立左眼、右眼、鼻子、耳朵四个特征点的驾驶员身份数据库,实现从脸到耳的动态定位。对三位驾驶员的耳朵进行多种遮挡试验,验证了四点定位算法的准确性。最后,进行耳朵识别与主动降噪算法结合的应用实例分析,完成了整车试验。主动噪声控制算法采用了自适应步长Fx LMS算法和粒子群优化的自适应步长Fx LMS两种算法。试验结果证明了耳朵识别和定位方法的有效性,以及与汽车座舱ANC系统的适应性。本文所构建的人耳数据集,能够为汽车研发人员以及机器视觉研发人员提供有效的样本数据。改进的识别算法可以提高机器视觉识别效率,简化人耳识别的开发流程。此外本文提出的四点定位算法能够为解决此前所有识别算法在耳朵遮挡失效时无法准确定位的问题提供了一个新的思路,可以促进相关理论研究和工程应用的发展。

关键词：人耳识别 Haar-like特征深度定位空间重构主动降噪

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DAS-VSP采集处理方法研究及应用

石油物探 2022年第1期61卷 100-111页

作者：赵霏吴鹏王渝陈沅忠安树杰余刚桑运云张振权中联煤层气有限责任公司北京100016 中油奥博(成都)科技有限公司四川成都611730 电子科技大学资源与环境学院四川成都611731 中国石油集团东方地球物理公司研究院河北涿州072750

分布式光纤声波传感技术(DAS)是通过解调光信号背向瑞利散射相位变化表征地震信号的一种新型信号采集技术,其在井中采集具有一次性覆盖全井段和测量高密度的特点,施工效率和数据的一致性大幅提高,因此受到广泛关注。以光纤在井中地震的... 详细信息

分布式光纤声波传感技术(DAS)是通过解调光信号背向瑞利散射相位变化表征地震信号的一种新型信号采集技术,其在井中采集具有一次性覆盖全井段和测量高密度的特点,施工效率和数据的一致性大幅提高,因此受到广泛关注。以光纤在井中地震的实际应用为例,讨论了影响DAS采集资料信噪比和分辨率的光信号解调因素和采集因素,提出了一种在无检波器定位情况下校正DAS深度位置的解决思路,利用时间方向求导和反演耦合干扰减去法提高了DAS-VSP采集资料的上行波信噪比和全波场高频成分。基于预处理后的高密度DAS-VSP数据,提取了层速度、各向异性参数用于深度域井控各向异性偏移,通过井控各向异性叠前深度偏移,使偏移成像频带拓宽约20Hz,主要目的层井震误差小于0.15%,展现了高密度DAS数据在井中地震中良好的应用前景。

关键词：分布式光纤声波传感时间方向求导深度定位耦合干扰井控各向异性叠前深度偏移

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射线平移二次缺陷定位方法的探讨

无损探伤 2016年第5期40卷 43-45页

作者：刘海强熊瑛郭佳陈宏亮沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司沈阳110043

当射线检测发现零件存在超出使用性能要求的缺陷时,需要排除缺陷。排除缺陷造成的挖补和修理区域应尽可能的小,以减小应力和对材料组织性能的改变。这就需要在修补前确定缺陷的深度。常规的射线检测获得的是零件的二维投影信息,无法判... 详细信息

当射线检测发现零件存在超出使用性能要求的缺陷时,需要排除缺陷。排除缺陷造成的挖补和修理区域应尽可能的小,以减小应力和对材料组织性能的改变。这就需要在修补前确定缺陷的深度。常规的射线检测获得的是零件的二维投影信息,无法判断缺陷的深度,通过对二次平移透照法的研究,探索这种方法的可行性,并从理论和试验两个方面提出方法的改进,以减少相应的误差,为实际检测提供参考。

关键词：缺陷射线检测深度定位误差二次平移透照

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浅析射线检测在焊缝缺陷定位中的应用

基于TSOM的光学元件亚表面缺陷检测方法研究

科学与信息化 2021年第19期 88-89页

作者：佟海媛艾地宜能源工程技术咨询(上海)有限公司上海 201114

马来西亚浮式生产储油装置(FPSO)运营商YINSON在启东中远海工立项,将大型油轮(VLCC)改造成***装置作为海洋油气开发系统的组成部分,一般与水下采油装置和穿梭油轮(Shuttle Tanker)组成一套完整的生产系统,是目前海洋工程船舶中的高技术... 详细信息

马来西亚浮式生产储油装置(FPSO)运营商YINSON在启东中远海工立项,将大型油轮(VLCC)改造成***装置作为海洋油气开发系统的组成部分,一般与水下采油装置和穿梭油轮(Shuttle Tanker)组成一套完整的生产系统,是目前海洋工程船舶中的高技术产品.该项目下部模块的油池覆为奥氏体不锈钢材料,焊接接头形式为带衬板对接,属于单面焊.当焊接方法不当,发生超标缺陷进行返修后,会加剧原有的焊接变形.因此研究精确定位并制定处理措施尤为重要.本文论述了运用一种放置标记的二次曝光立体照相法,对带垫板焊缝进行缺陷深度定位的基本原理与实验过程.通过对人工缺陷试块进行不同透照条件下的对比实验,对实验数据进行系统性的数据分析,验证了实验方案的可行性,确定工艺参数的选取原则.现场实际应用该射线检测方法准确判定了缺陷的深度位置,避免了对带垫板焊缝进行不必要的返修,对相同或类似结构的缺陷深度定位有良好的指导作用.

关键词：射线检测二次曝光深度定位人工缺陷试块焊缝

来源：评论

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光学学报 2023年

作者：王娜刘立拓宋晓娇王德钊王盛阳李冠楠周维虎合肥工业大学仪器科学与光电工程学院中国科学院微电子研究所光电中心长春理工大学光电工程学院北京航空航天大学仪器科学与光学工程学院

微/纳米尺度亚表面缺陷会降低光学元件等透明样品的物理特性，严重影响光学及半导体领域加工制造技术的发展。为了快速、无损检测透明样品亚表面缺陷，本文针对光学元件亚表面内微米级缺陷的检测需求，提出了一种利用过焦扫描光学显微镜... 详细信息

微/纳米尺度亚表面缺陷会降低光学元件等透明样品的物理特性，严重影响光学及半导体领域加工制造技术的发展。为了快速、无损检测透明样品亚表面缺陷，本文针对光学元件亚表面内微米级缺陷的检测需求，提出了一种利用过焦扫描光学显微镜（Through-focus scanningopticalmicroscopy,TSOM）的检测方法。利用可见光光源显微镜和精密位移台，沿光轴对亚表面缺陷进行扫描，得到亚表面缺陷的一系列光学图像。将采集到的图像按照空间位置进行堆叠，生成TSOM图像。通过获得所测特征的最大灰度变化来获得亚表面缺陷的定位信息。本文对2000μm深亚表面缺陷的定位相对标准差达到0.12%。该研究为透明样品亚表面缺陷检测及其深度定位提供了一种新方法。

关键词：亚表面缺陷缺陷检测过焦扫描深度定位

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旋转式井壁取心系统软件设计

测井技术 2010年第5期34卷 476-478页

作者：杨亮王易安王国平黄明艳严磊中国石油集团测井有限公司华北事业部河北任丘062552 中国石油集团测井有限公司技术中心陕西西安710077

介绍了旋转式井壁取心系统的组成及其工作原理。针对旋转式井壁取心仪器,设计了地面控制软件,该软件可实时跟踪伽马或0.4 m电极曲线,准确定位取心位置,同时采用时间驱动记录取心过程中泵压等参数。分析了软件中取心深度定位、深度驱动... 详细信息

介绍了旋转式井壁取心系统的组成及其工作原理。针对旋转式井壁取心仪器,设计了地面控制软件,该软件可实时跟踪伽马或0.4 m电极曲线,准确定位取心位置,同时采用时间驱动记录取心过程中泵压等参数。分析了软件中取心深度定位、深度驱动与时间驱动交替运行、网络通讯、双缓冲绘图等关键技术的具体实现。2009年在任91井的实际应用表明,该软件的准确性和实时性达到了旋转式井壁取心系统的功能要求,运行稳定可靠。

关键词：旋转式井壁取心系统控制软件深度定位驱动模式

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贴壁细胞自动化显微注射方法研究

贴壁细胞自动化显微注射方法研究

作者：何钧苏州大学

学位级别：硕士

近30年以来,显微操作技术已经成为十分前沿的研究热点,其中显微注射是最常用的重要显微操作之一,被广泛应用于细胞工程、转基因工程和生物医学等领域。但目前,显微注射操作大部分还是手动注射,自动化程度不高。当在显微镜下长时间操作... 详细信息

近30年以来,显微操作技术已经成为十分前沿的研究热点,其中显微注射是最常用的重要显微操作之一,被广泛应用于细胞工程、转基因工程和生物医学等领域。但目前,显微注射操作大部分还是手动注射,自动化程度不高。当在显微镜下长时间操作极其微小的对象时,操作人员很容易产生疲劳现象,精力无法集中,效率低下。本文以显微注射自动化和智能化为主题,组建一个计算机控制操作的自动化显微注射系统,并以贴壁细胞为对象来研究细胞显微注射方法。首先,阅读大量文献了解国内外关于显微注射技术和显微注射系统的研究现状,在此基础上分析总结出国内外关于显微注射技术的先进性与不足。然后分析研究贴壁细胞注射机理,建立贴壁细胞注射模型,应用ABAQUS有限元分析软件分析细胞注射的应力、应变、变形量及接触反力特性。然后,对硬件平台系统的构成进行概述,搭建显微注射硬件实验平台,并对显微注射系统进行标定。此外,对显微注射应用程序框架进行架构和功能需求分析,编写显微注射操作控制程序,为后续的细胞注射实验准备实验条件。显微注射应用程序的开发以VC6.0编程软件为开发平台,采用微软的MFC类库和开源的视觉库Open CV,对各个硬件功能进行开发、封装和模块化,完成一个人机交互的显微注射应用软件程序。在应用程序开发过程中,应用图像处理算法和其他一些控制算法实现对定位平台、微操作手和微量注射泵等执行部件精密控制,同时基于显微视觉系统的伺服反馈控制和图像处理算法实现行针尖检测与定位、细胞识别定位和重复定位等研究方法。最后,以小鼠成骨细胞和成纤维细胞进行实验研究,分别进行了针尖检测定位实验、注射量控制实验、细胞识别计数实验、细胞注射实验和细胞重复注射实验。实验研究结果表明本文中的细胞显微注射方法提高了显微注射操作的自动化程度,同时提高了显微注射的准确性和效率,其平均注射准确率达到80%,细胞注射速率为平均2-3s/个。

关键词：显微注射自动化深度定位视觉伺服重复定位

钻井液井筒循环温度与压力测量及分析方法研究

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钻井液井筒循环温度与压力测量及分析方法研究

作者：王振中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

随着勘探开发的不断深入,钻完井工程目标井深呈持续增长态势,面对的油气藏地质条件越来越复杂。复杂的井下环境,特别是窄安全密度窗口等难题会导致漏失、井涌等复杂频发,为了防止复杂发生,工程师需要准确掌握钻井参数及井底状况,特别是... 详细信息

随着勘探开发的不断深入,钻完井工程目标井深呈持续增长态势,面对的油气藏地质条件越来越复杂。复杂的井下环境,特别是窄安全密度窗口等难题会导致漏失、井涌等复杂频发,为了防止复杂发生,工程师需要准确掌握钻井参数及井底状况,特别是井筒流体的温度和压力,其可以反映出地层与井筒动态平衡。当前监测井筒温度和压力主要是使用随钻测量仪器进行实时测量,但随钻测量仪器具有一定的局限性,主要体现在测量成本高昂,以及测量信息主要是底部钻具组合处的工程参数信息,缺乏对全井筒温度与压力的立体测量。为解决此难题,本文在综合考虑经济成本和测试效率的基础上,设计完成了一种新型的井筒温压测量微型芯片系统。该系统分为硬件和软件两部分。硬件为一个内部集成各类传感器、处理器和电源的类球状温压测量微型芯片工具,可在井筒钻井液循环过程中对温度与压力进行测量。软件采用C#语言编写,能将工具内的存储数据进行读取与分析处理。基于微型芯片工具的工作原理,进行了整体结构、硬件选型和封装设计,设计的微型芯片工具结构紧凑,尺寸小,强度高。同时为了对微型芯片工具功能进行测试,进行了一系列室内实验,实验结果表明设计的微型芯片工具可以抵抗恶劣的井筒环境,实现钻井液井筒循环温度与压力的测量。针对测量过程中产生的误差,分析了系统测量过程的误差来源,根据不同误差来源建立了相应的处理方法。首先是对温度与压力数据采用中位值平均滤波与滑动平均滤波算法进行处理,有效地去除噪声干扰。然后对温度和压力传感器进行标定,建立误差补偿模型,有效地提高了测量精度。同时使用深度定位方法将温度和压力与深度对应起来,建立全井筒温压剖面参数。当井下发生复杂工况时,测量工具测得的井筒剖面参数会有相应的异常变化,直观的展示在参数变化趋势图上,为钻井工况判断提供参考。该技术是一项石油钻井工况检测的创新技术,设计的微型芯片工具可以针对全井筒进行连续测量,有效弥补现有技术局限。对于保证施工安全、提高作业效率至关重要。

关键词：井筒微型芯片井筒温压测量误差补偿深度定位

基于机器视觉的摄影机器人的目标识别与跟踪技术研究

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基于机器视觉的摄影机器人的目标识别与跟踪技术研究

作者：陈凯南京理工大学

学位级别：硕士

本课题来源于企事业委托项目,负责研发虚拟演播室摄影机器人的视觉模块,主要实现摄影机器人对目标主持人的识别与跟踪的系统开发,其核心模块主要有人脸识别模块、深度定位模块与目标跟踪模块。本文首先对虚拟演播室下摄影机器人的工作... 详细信息

本课题来源于企事业委托项目,负责研发虚拟演播室摄影机器人的视觉模块,主要实现摄影机器人对目标主持人的识别与跟踪的系统开发,其核心模块主要有人脸识别模块、深度定位模块与目标跟踪模块。本文首先对虚拟演播室下摄影机器人的工作空间需求进行分析,提出了一种轨道式摄影机器人,并对其结构与控制系统进行了详细介绍。本文对该摄影机器人进行了运动学分析,并对其进行了逆运动学求解。虚拟演播室下,除主持人固定外,其他嘉宾都具有很高的流动性,此时需要完成的人脸识别问题能够被抽象化为开放集上的人脸识别问题。本文在实现两种经典的人脸识别算法的基础上,对它们进行了实现并分析其优缺点,进而提出了一种基于YOLOv3与改进Res Net50网络的人脸识别模型。其改进的识别网络通过中心损失函数与Softmax损失函数进行联合监督训练,最终通过实验证明,该算法在开放集上,具有较好的识别精度与实时性,能够应用于摄影机器人的人脸识别模块。摄影机器人的目标跟踪离不开对跟踪目标的空间定位。本文首先对摄影机器人的摄像机成像模型进行了分析,并基于张正友棋盘标定法完成了摄像机的内参标定。本文基于级联回归树完成了对人脸的特征点检测,进而提出了一种基于瞳心距与相似三角形的深度定位算法。考虑到头部姿态对定位精度的影响,本文对算法做了进一步改进,引入某个标量衡量头部姿态改变并对瞳心距矫正,使得其能够在头部姿态改变时依然具有稳定鲁棒的深度定位精度。在对摄影机器人运动学分析与提出的人脸识别模块、深度定位模块的基础上,本文提出了一种理想状态下的摄影机器人目标识别与跟踪方案,并对跟踪目标的三维坐标公式进行了推导。基于跟踪目标的空间坐标与运动学逆解,即可求出理想跟踪状态下摄影机器人各关节变量。由于理想状态下的跟踪方案存在某些问题,本文基于虚拟演播室下的跟踪需求,预设目标跟踪边界框,根据目标偏移距离提供两种摄影机器人跟踪模式,并在实验中进行了验证。该跟踪方案跟踪精度较高,视觉画面良好,跟踪过程中摄影机器人的机械性能稳定。

关键词：虚拟演播室摄影机器人运动学分析人脸识别深度定位目标跟踪