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基于OpenCV的移动焊接机器人视觉系统自主标定方法

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焊接学报 2012年第7期33卷 45-48,115页

作者：邓勇军陈华斌林涛陈善本上海交通大学机器人焊接智能化技术实验室上海200240

标定工作是实现机器人视觉计算的前提.根据移动焊接机器人工作场合的特殊性,基于OpenCV,提出一套针对手眼双目视觉系统的自主标定方法.自动提取角点,自主筛选有效标定图像序列,由亚像素角点提取结果求取相机内参数,由同时刻获取的标定... 详细信息

标定工作是实现机器人视觉计算的前提.根据移动焊接机器人工作场合的特殊性,基于OpenCV,提出一套针对手眼双目视觉系统的自主标定方法.自动提取角点,自主筛选有效标定图像序列,由亚像素角点提取结果求取相机内参数,由同时刻获取的标定图像对估算双目间几何矩阵,由标定板面在摄像机坐标系下位姿矩阵改变量间接求取摄像机运动矩阵,用最小二乘法快速计算出手眼关系.标定试验结果表明,相对于传统的Matlab标定工具箱,该方法能够满足用于机器人焊接的视觉系统所需标定精度,同时因无人为参与可很大程度地提高移动焊接机器人的自主性.

关键词：视觉传感自主标定移动机器人焊接

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三光路熔池图像的视觉注意特征提取

焊接学报 2014年第8期35卷 53-56,115页

作者：章妍吕娜黄一鸣陈善本上海交通大学机器人焊接智能化实验室上海200240

焊缝跟踪和熔透控制都是焊接质量控制中的重要部分.试验采用三光路视觉传感系统,在铝合金脉冲GTAW焊接过程中,三个光路同时采集熔池正前方、斜后方、斜下方图像,并投影到同一幅图像上.图像包含了焊缝、正面熔池和背面熔池等丰富的信息.... 详细信息

焊缝跟踪和熔透控制都是焊接质量控制中的重要部分.试验采用三光路视觉传感系统,在铝合金脉冲GTAW焊接过程中,三个光路同时采集熔池正前方、斜后方、斜下方图像,并投影到同一幅图像上.图像包含了焊缝、正面熔池和背面熔池等丰富的信息.采用视觉注意的方法找到图像各部分与熔池特征参数相关的小区域进行处理,将图像中包含的熔池特征参数提取出来.结果表明,视觉注意方法用于焊接过程中熔池特征的实时检测时,由于只处理感兴趣的小区域,比一般方法具有更高的明确性以及高效性.

关键词：焊接质量控制熔池图像处理视觉注意感兴趣区域检测

多航天器协同观测的空间目标状态估计研究进展

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中国科学:物理学力学天文学 2025年

作者：王兆龙朱文山牟金震韩飞敬忠良上海交通大学航空航天学院上海航天控制技术研究所空间目标感知全国重点实验室上海市空间智能控制技术重点实验室南京航空航天大学航天学院

失效卫星等大型碎片一般处于翻滚状态,无法提供辅助测量标记,称为空间非合作翻滚目标.基于视觉测量的空间非合作翻滚目标状态估计是大型碎片在轨捕获与清除的前提.传统基于单一观测航天器的测量方法,难以长期保证良好的观测状态.多个航... 详细信息

失效卫星等大型碎片一般处于翻滚状态,无法提供辅助测量标记,称为空间非合作翻滚目标.基于视觉测量的空间非合作翻滚目标状态估计是大型碎片在轨捕获与清除的前提.传统基于单一观测航天器的测量方法,难以长期保证良好的观测状态.多个航天器分别携带视觉相机,从不同方位同步观测目标,能有效应对测量过程中的复杂干扰.基于此,本文对多航天器协同观测的空间非合作翻滚目标状态估计研究进展进行综述,从多航天器协同的概念发展、多航天器协同观测的可行性与优势分析、多相机系统自标定、多视角协同观测、空间非合作翻滚目标状态估计、测量误差分析与优化等方面归纳总结,探讨多航天器协同观测的载荷配置、空间域、基线、组网等关键问题,并给出未来的研究建议.

关键词：空间非合作翻滚目标在轨捕获相对状态估计多航天器多视角协同观测多相机组网

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图像形态学在初始焊接位置检测中的应用

焊接学报 2012年第4期33卷 21-24,114页

作者：王健卫善春林涛陈善本上海交通大学智能化机器人焊接技术实验室上海200240

将图像形态学引入直焊缝的初始焊接位置检测过程中,首先采用结构小巧的CCD摄像机采集直焊缝图像,借助腐蚀边缘检测算子的图像形态学算法进行边缘检测,在保留图像关键信息的同时有效的滤除了其它干扰,然后选择多方向线性结构元素利用形... 详细信息

将图像形态学引入直焊缝的初始焊接位置检测过程中,首先采用结构小巧的CCD摄像机采集直焊缝图像,借助腐蚀边缘检测算子的图像形态学算法进行边缘检测,在保留图像关键信息的同时有效的滤除了其它干扰,然后选择多方向线性结构元素利用形态学处理算法进行方向滤波,最后配合Hough变换得到初始焊位点坐标.该算法直观简便快速,自适应性强,处理精度较高,且对于焊缝边缘的大多数干扰鲁棒性强,满足实际工作需要,为完成整个初始焊位导引过程奠定基础.

关键词：图像形态学结构元素初始焊接位置

水下/水面信息物理系统感知-通信-控制理论及其应用专刊序言

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控制与决策 2025年第1期 1-6页

作者：闫敬关新平刘妹琴燕山大学电气工程学院上海交通大学电子信息与电气工程学院西安交通大学人机混合增强智能全国重点实验室

0引言水下/水面信息物理系统是集感知传输和控制于一体的智能系统,包括探测与采集、通信与组网、控制与融合等过程.近年来,水下/水面信息物理系统及其相关技术的快速发展,推动了自主水下机器人、水下搜救与目标抓取、海洋牧场、水下传...

0引言水下/水面信息物理系统是集感知传输和控制于一体的智能系统,包括探测与采集、通信与组网、控制与融合等过程.近年来,水下/水面信息物理系统及其相关技术的快速发展,推动了自主水下机器人、水下搜救与目标抓取、海洋牧场、水下传感器网络、水声通信、水面救援、水下预警与监控等领域关键技术的升级换代和跨越发展.目前,水下/水面信息物理系统理论已经有部分成果涌现,然而相关研究正面临诸多亟待解决的难题.与陆地信息物理系统相比,水下/水面信息物理系统具有弱感知、弱通信以及强干扰等特点.例如:电磁波在水下快速衰减,导致GPS、北斗定位系统、雷达探测系统不能应用于水下;水下节点间时钟难以精确同步,且多径通信、声线弯曲、高传输能耗、长通信时延等因素不容忽视;潮汐、洋流、海面波浪、海洋生物群体和交通航运等干扰严重.

关键词：

基于视觉注意VGGNet的中厚板低碳钢多层多道熔池分类模型

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焊接学报 2024年第11期45卷 71-76页

作者：周浩陈善本上海交通大学智能化机器人焊接技术实验室上海200240

重大装备制造中厚板机器人多层多道焊(multi-layer and multi-pass welding,MLMPW)一直是热点和难点,而实现机器人MLMPW的核心是对其熔池的获取、监控并分类.为了提高MLMPW的自动化和智能化,有必要开发一个熔池图像在线分类系统.针对焊... 详细信息

重大装备制造中厚板机器人多层多道焊(multi-layer and multi-pass welding,MLMPW)一直是热点和难点,而实现机器人MLMPW的核心是对其熔池的获取、监控并分类.为了提高MLMPW的自动化和智能化,有必要开发一个熔池图像在线分类系统.针对焊接过程中的熔池图像提出了一种新的MLMPW熔池分类方法——基于视觉注意的(SENet)VGGNet熔池分类方法.为了提高效率和精度,引入迁移学习中的预训练模型到网络训练过程中.因为针对中厚板多层多道熔池研究较少,导致熔池公开数据集较少,为了应对这一问题,需要对数据集进行增广.结果表明,提出的模型可快速有效的对七类MLMPW熔池进行准确分类,预测精度可达到98.39%.

关键词：多层多道焊熔池 VGG16 视觉注意分类模型

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基于对比学习的水下图像增强和检测方法

机器人 2025年

作者：张帆黄丹丁璐王勇宋磊广西大学电气工程学院上海交通大学航空航天学院广西高校人工智能与信息处理重点实验室中山大学航空航天学院上海交通大学电子信息与电气工程学院

水下图像因存在色彩失真和细节损失，严重影响了水下机器人的视觉感知能力。为实现图像增强，同时提高检测精度，提出了一种基于对比学习的水下图像增强与目标检测多任务学习框架，既生成视觉友好图像，又提高目标检测精度，实现面向目... 详细信息

水下图像因存在色彩失真和细节损失，严重影响了水下机器人的视觉感知能力。为实现图像增强，同时提高检测精度，提出了一种基于对比学习的水下图像增强与目标检测多任务学习框架，既生成视觉友好图像，又提高目标检测精度，实现面向目标检测任务的图像增强。针对目标纹理特征不清晰的问题，通过检测任务的区域生成模块构建对比学习的正负图像块，保证目标区域与原始图像在特征空间更加接近，同时利用检测的梯度信息引导图像增强朝着有利于目标检测的方向进行。此外，通过基于循环生成式对抗网络的图像翻译方法来学习并保留清晰图像特征实现图像增强，不需要成对的水下图像，降低了对数据的要求。最后，在EUVP、U45和UIEB数据集上进行了增强算法验证，在RUOD、URPC2020和RUIE数据集上进行了检测算法验证。实验结果表明，本文算法在主观视觉上可以有效修正颜色失真问题，同时保留了原始图像及目标的结构纹理；在客观指标上，峰值信噪比达到24.57 dB，结构相似度达到0.88。图像增强后在Faster R-CNN和YOLOv7算法上检测精度平均提升了2%。

关键词：水下图像增强对比学习循环生成式对抗网络目标检测

移动焊接机器人的工件识别及焊缝起始位置定位

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上海交通大学学报 2012年第7期46卷 1054-1058页

作者：邓勇军吴明辉陈锦云陈善本上海交通大学机器人智能化技术实验室上海交通大学机器人研究所上海200240

考虑到非结构空间焊接的特殊性,通过视觉技术,基于圆投影和Zernike矩,提出了一种两步模板匹配法检测待焊工件是否出现在视觉区域;结合霍夫直线检测方法,设计了一套提取特征直线算法,并确定焊缝起始点在图像中的亚像素位置.由移动机器人... 详细信息

考虑到非结构空间焊接的特殊性,通过视觉技术,基于圆投影和Zernike矩,提出了一种两步模板匹配法检测待焊工件是否出现在视觉区域;结合霍夫直线检测方法,设计了一套提取特征直线算法,并确定焊缝起始点在图像中的亚像素位置.由移动机器人在不同角度拍摄工件图像,圆投影和Zernike矩计算结果验证了其表征模板特性的有效性,具有旋转抗性,而且对于光照条件及摄像机视野的鲁棒性好,焊缝起始位置定位结果满足视觉计算需要.

关键词：自主焊接移动机器人视觉技术工件识别

基于ASP-SERes2Net的说话人识别算法

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北京工业大学学报 2025年第1期51卷 42-50页

作者：令晓明陈鸿雁张小玉张真兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室兰州730070 兰州交通大学国家绿色镀膜技术与装备工程技术研究中心兰州730070

为提升说话人识别的特征提取能力,解决在噪声环境下识别率低的问题,提出一种基于残差网络的说话人识别算法——ASP-SERes2Net。首先,采用梅尔语谱图作为神经网络的输入;其次,改进Res2Net网络的残差块,并且在每个残差块后引入压缩激活(sq... 详细信息

为提升说话人识别的特征提取能力,解决在噪声环境下识别率低的问题,提出一种基于残差网络的说话人识别算法——ASP-SERes2Net。首先,采用梅尔语谱图作为神经网络的输入;其次,改进Res2Net网络的残差块,并且在每个残差块后引入压缩激活(squeeze-and-excitation,SE)注意力模块;然后,用注意力统计池化(attention statistics pooling,ASP)代替原来的平均池化;最后,采用附加角裕度的Softmax(additive angular margin Softmax,AAM-Softmax)对说话人身份进行分类。通过实验,将ASP-SERes2Net算法与时延神经网络(time delay neural network,TDNN)、ResNet34和Res2Net进行对比,ASP-SERes2Net算法的最小检测代价函数(minimum detection cost function,MinDCF)值为0.0401,等误率(equal error rate,EER)为0.52%,明显优于其他3个模型。结果表明,ASP-SERes2Net算法性能更优,适合应用于噪声环境下的说话人识别。

关键词：说话人识别梅尔语谱图 Res2Net 压缩激活(squeeze-and-excitation,SE)注意力模块注意力统计池化(attention statistics pooling,ASP) 附加角裕度的Softmax(additive angular margin Softmax,AAM-Softmax)