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基于改进光流法的光学畸变检测

激光杂志 2025年第1期46卷 91-96页

作者：陈智良付生鹏夏仁波赵吉宾中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室沈阳110016 中国科学院大学北京100049

风挡玻璃光学性能的重要指标之一光学畸变,如何进行光学畸变的检测是反馈性能并及时作出改进的关键步骤。提出一种基于特征提取的Lucas-Kanade(LK)光流畸变检测法,该方法是将基准网格与畸变网格同时降采样,然后分别对其提取特征角点,并... 详细信息

风挡玻璃光学性能的重要指标之一光学畸变,如何进行光学畸变的检测是反馈性能并及时作出改进的关键步骤。提出一种基于特征提取的Lucas-Kanade(LK)光流畸变检测法,该方法是将基准网格与畸变网格同时降采样,然后分别对其提取特征角点,并进行点对应的变形场计算,再将计算结果映射至原图像层,进行二次光流计算得到准确的变形场。该过程有效地替代了光流金字塔的多层迭代,在保证检测精度的同时,将检测时间减少了20%,提高了光流法的检测效率。

关键词：光学畸变 Lucas-Kanade 光流法

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基于稀疏直接法的水下单目视觉惯性里程计

测绘通报 2025年第1期 94-100页

作者：王益美黄琰冯浩中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室辽宁沈阳110016 中国科学院机器人与智能制造创新研究院辽宁沈阳110169 中国科学院大学北京100049

针对水下视觉导航在弱纹理环境下定位精度低及稳健性较差的问题,本文提出了一种基于稀疏直接法的水下单目视觉惯性里程计。该方法基于像素灰度不变的假设,通过优化光度误差估计相机位姿,避免了特征点提取和匹配的复杂过程,从而提高了导... 详细信息

针对水下视觉导航在弱纹理环境下定位精度低及稳健性较差的问题,本文提出了一种基于稀疏直接法的水下单目视觉惯性里程计。该方法基于像素灰度不变的假设,通过优化光度误差估计相机位姿,避免了特征点提取和匹配的复杂过程,从而提高了导航的实时性和稳健性;同时,结合惯性测量单元(IMU)的数据,利用误差状态卡尔曼滤波(ESKF)进行数据融合进一步减小误差,以提高自主水下机器人(AUV)在水下复杂环境导航的稳定性和精度。试验结果表明,误差达厘米级且与单纯的视觉算法相比,有所减小,证明了该系统能够有效融合视觉和惯性信息,在水下导航领域具有较高的精度和稳健性。

关键词：稀疏直接法自主水下机器人惯性测量单元视觉惯性里程计误差状态卡尔曼滤波

水下机器人自主水下对接被动捕获装置的设计与实现

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哈尔滨工程大学学报 2025年

作者：孟令帅谷海涛李明烁张明远中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室中国科学院机器人与智能制造创新研究院沈阳工业大学机械工程学院中国科学院大学

针对目前水下机器人水下对接困难，对接稳定性差的问题，本文结合目前拖曳绳索对接方式设计并搭建出一种用于水下机器人自主水下对接被动捕获装置。该装置利用对接过程中不可避免的碰撞力实现水下捕获，结构简单，对接成功率高，具有对... 详细信息

针对目前水下机器人水下对接困难，对接稳定性差的问题，本文结合目前拖曳绳索对接方式设计并搭建出一种用于水下机器人自主水下对接被动捕获装置。该装置利用对接过程中不可避免的碰撞力实现水下捕获，结构简单，对接成功率高，具有对水下机器人导引、捕获及释放功能。通过分析目前国内外常用几种捕获式水下对接方式研究现状，设计被动捕获装置总体结构及工作流程；重点研究该装置对碰撞对接过程中捕获装置与对接杆/对接绳接触过程中的理论分析及力学特性；搭建被动捕获装置模型进行实验测试。实验结果表明：该装置在水面环境能实现对水下机器人的成功捕获对接，对水下对接装置方向的总体设计具有一定的指导和借鉴意义，在未来海洋观测系统以及海洋开发中具有广泛的应用前景。

关键词：水下机器人水下对接被动捕获装置结构设计力学分析碰撞分析理论计算实验验证

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基于改进PPO算法的AUV控制器设计

中国舰船研究 2025年第1期20卷 350-359页

作者：徐德胜徐春晖中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室辽宁沈阳110016 辽宁省水下机器人重点实验室辽宁沈阳110169 中国科学院大学北京100049

[目的]为了提高自主水下航行器(AUV)控制器对环境建模误差的鲁棒性,提出一种引入上下文信息和课程学习训练机制的强化学习控制策略。[方法]首先,通过将交互历史数据作为策略网络输入的一部分,将上下文信息嵌入策略网络;其次,设计课程学... 详细信息

[目的]为了提高自主水下航行器(AUV)控制器对环境建模误差的鲁棒性,提出一种引入上下文信息和课程学习训练机制的强化学习控制策略。[方法]首先,通过将交互历史数据作为策略网络输入的一部分,将上下文信息嵌入策略网络;其次,设计课程学习训练机制,在训练过程中逐渐增加干扰力度,避免因干扰过大导致的训练不稳定和早停现象。在仿真环境中进行定深控制实验,并在水池中使用实体AUV进一步验证算法的有效性。[结果]实验结果表明,所提算法可以将收敛速度提升25.00%,奖励稳态值提升10.81%,有效改进了训练过程。所提算法在仿真环境中可以实现无静差跟踪,在水池实验中,相比于域随机化算法和基线算法,其深度位置跟踪误差均值分别减小了45.81%和63.00%,标准差分别减小了36.17%和52.76%,有效提升了跟踪精度和稳定性。[结论]研究成果可为深度强化学习方法在AUV控制领域中的应用提供参考。

关键词：自主水下航行器控制器强化学习课程学习上下文变量

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面向目标检测的对比知识蒸馏方法

计算机应用 2025年第2期45卷 354-361页

作者：杨晟李岩机器人学国家重点实验室(中国科学院沈阳自动化研究所) 沈阳110169 中国科学院机器人与智能制造创新研究院沈阳110016 中国科学院大学北京100049

知识蒸馏在图像分类等任务中是最有效的模型压缩方法之一,然而它在复杂任务如目标检测上的应用较少。现有的知识蒸馏方法主要专注于构建信息图,以过滤教师和学生在特征提取过程中来自前景或背景区域的噪声,最小化特征之间的均方差损失;... 详细信息

知识蒸馏在图像分类等任务中是最有效的模型压缩方法之一,然而它在复杂任务如目标检测上的应用较少。现有的知识蒸馏方法主要专注于构建信息图,以过滤教师和学生在特征提取过程中来自前景或背景区域的噪声,最小化特征之间的均方差损失;然而,这些方法的目标函数难以进一步优化,且只利用教师的监督信号,导致学生缺乏对非正确知识的针对性信息。基于此,提出一种面向目标检测的对比知识蒸馏(CKD)方法。该方法重新设计蒸馏框架和损失函数,不仅使用教师的监督信号,而且利用构造的负样本提供指导信息进行知识蒸馏,让学生在获得教师的知识的同时通过自我学习获取更多知识。在Pascal VOC和COCO2014数据集上,使用GFocal(Generalized Focal loss)和YOLOv5模型将所提方法与基线方法对比的实验结果表明:CKD方法在Pascal VOC数据集上使用GFocal模型的平均精度均值(mAP)提升5.6个百分点,平均精度(阈值为0.5)AP50提升5.6个百分点;在COCO2014数据集上使用YOLOv5模型的mAP提升1.1个百分点,AP50提升1.7个百分点。

关键词：深度神经网络知识蒸馏对比学习模型压缩目标检测

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可见光红外跨模态行人重识别方法综述

信息与控制 2025年第1期 50-65页

作者：范慧杰郁航赵颖畅唐延东中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室沈阳化工大学信息工程学院沈阳理工大学自动化与电气工程学院

可见光红外跨模态行人重识别技术因不受夜间限制，可实现全天候监控而受到广泛关注。本文希望通过分析现有可见光红外跨模态行人重识别研究方法及其适用场景、算法优缺点来帮助研究人员根据研究需求找到合适的解决方案。同时，寻找该领... 详细信息

可见光红外跨模态行人重识别技术因不受夜间限制，可实现全天候监控而受到广泛关注。本文希望通过分析现有可见光红外跨模态行人重识别研究方法及其适用场景、算法优缺点来帮助研究人员根据研究需求找到合适的解决方案。同时，寻找该领域难点和困境，以此探讨可见光红外跨模态行人重识别未来方向。首先介绍行人重识别的概念，回顾发展历程，介绍可见光红外跨模态行人重识别的意义；其后将可见光红外跨模态行人重识别研究方法分为基本方法、辅助模型方法、无监督方法、基于视频的方法，并对每种方法的适用场景、优缺点和未来研究方法展开分析；再对当前可见光红外跨模态行人重识别的评价指标以及现有数据集进行介绍，并对每种数据集的优劣进行分析；最后讨论了可见光红外跨模态行人重识别未来发展。

关键词：跨模态行人重识别计算机视觉无监督辅助模型

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基于改进APF的机器人路径规划

组合机床与自动化加工技术 2025年第2期 12-16,21页

作者：时旭光王挺邵士亮中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室沈阳110016 中国科学院机器人与智能制造创新研究院沈阳110169 中国科学院大学北京100049

为了解决传统人工势场算法中存在的局部最小值、目标不可达以及路径震荡的问题,分别对这几个问题产生的原因进行了分析,并提出了对应的解决方案。首先,新增障碍物相对速度势场斥力,解决局部最小值问题;其次,引入静态斥力势场的作用范围... 详细信息

为了解决传统人工势场算法中存在的局部最小值、目标不可达以及路径震荡的问题,分别对这几个问题产生的原因进行了分析,并提出了对应的解决方案。首先,新增障碍物相对速度势场斥力,解决局部最小值问题;其次,引入静态斥力势场的作用范围因子,动态调整目标点附近斥力势场的作用范围,解决目标点不可达的问题;最后,引入多级斥力作用范围策略以及牛顿运动力学,成功解决了机器人在狭窄空间中路径震荡的问题。仿真以及实验结果表明,该算法在能够在复杂环境中规划出有效的平滑路径。

关键词：人工势场路径规划相对速度斥力势场多级斥力作用范围

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基于扩散方法的特征动态库

计算机工程与应用 2025年第5期61卷 241-249页

作者：黄山范慧杰林森曹镜涵唐延东沈阳理工大学自动化与电气工程学院沈阳110168 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室沈阳110016 中国科学院机器人与智能制造创新研究院沈阳110169

弱监督语义分割(weakly-supervised semantic segmentation,WSSS)利用更简单易得的图像级标注(框、点、线和类别信息),以训练分类模型的方式获取物体分割区域,从而实现图像像素级预测。由于主流的分割算法仍然需要依赖大量的标注数据,... 详细信息

弱监督语义分割(weakly-supervised semantic segmentation,WSSS)利用更简单易得的图像级标注(框、点、线和类别信息),以训练分类模型的方式获取物体分割区域,从而实现图像像素级预测。由于主流的分割算法仍然需要依赖大量的标注数据,而逐像素标注十分昂贵、费时且费力,为了减轻这一负担,人们越来越关注高效利用弱标注的信息生成标签这种方法。在弱监督方面关注两个问题:一是生成的伪标签图像不够完整,二是分类不够精准。现有的绝大部分方法都只考虑了第一点,而提出的基于扩散方法的特征动态存储方案既保证了标签的完整性又兼顾了类别特征,通过抑制最显著区域以扩散激活图的激活区域方式,并使用前景背景分离的细化方案剔除类激活图的冗余噪声;最后输入特征动态库在训练阶段引入语义标签使得每个类别实时更新。在Pascal VOC 2012数据集上,提出的方法对比现有大部分弱监督语义分割方法,均展现了优越性;对比以Transformer为骨干网络的新方法,在验证集和测试集上分别高2.5个百分点和2.9个百分点。

关键词：弱监督特征提取语义分割 Transformer

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薄膜天线可展机构动力学及张拉膜面形貌分析

组合机床与自动化加工技术 2025年第2期 92-96,101页

作者：王共羊赵鹏远刘金国闫明沈阳工业大学机械工程学院沈阳110870 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室沈阳110016

针对航天技术发展对天线所提出的大口径和高精度的任务需求。提出一种薄膜天线可展机构,该机构能够有效提高天线的整体收纳性能并扩大天线的口径。首先,基于Adams软件对该机构进行动力学仿真分析,验证了该机构展开的可行性;其次,提出一... 详细信息

针对航天技术发展对天线所提出的大口径和高精度的任务需求。提出一种薄膜天线可展机构,该机构能够有效提高天线的整体收纳性能并扩大天线的口径。首先,基于Adams软件对该机构进行动力学仿真分析,验证了该机构展开的可行性;其次,提出一种针对张拉膜角区域在角点力作用下的薄膜褶皱数值分析方法,可以用于张拉薄膜的膜面精度分析;最后,对薄膜天线的展开机构搭建原理样机并进行地面试验,进一步验证了所设计剪叉式环型桁架可展机构的可行性。

关键词：薄膜天线可展结构剪叉式环型桁架动力学分析薄膜褶皱