一种基于LabVIEW的摄像机非线性畸变标定方法

摄像机标定是机器视觉系统成功应用到自动化生产领域的关键环节，也是船舶焊接自动化工程中的关键技术。提出了一种基于LabVIEW的摄像机非线性畸变标定方法,该方法在Tsai两步法和Brown模型的基础上,考虑了工业相机的实际要求,优化了畸变参数并简化了畸变模型。采用德国Basler工业相机及其配套镜头,使相机工作距离为100mm,通过LabVIEW平台和圆点标定板,分别对三种方法的标定精度和校正效果进行实验分析,实验测得数据与理论数据对比结果表明畸变误差的平均值为0.0003 mm,畸变为0.0147%,可以满足基本的工业检测精度要求,同时能将标定结果保存为独立文件,以便快速地标定。较传统方法在精度和灵活性方面有所改进。     

三维声呐成像系统在防波堤水下安装块石中的运用

防波堤工程水下块石安装的效率及安全是工程中至关重要的部分,而传统的安装方法和检测手段存在严重不足。三维实时声呐成像系统有效克服了传统方法的弊端,具有实时、高效、清晰、保证人员安全的优势。并且能够在水下能见度极低、海况条件差等复杂条件下正常工作。以以色列阿什杜德港防波堤工程为例,总结利用水下三维声呐成像系统安装人工护坡块石所采取的技术与控制措施,具有较高的适用和推广价值。     

基于未知声速的水下三维单信标定位模型

现有水下单信标定位通常考虑航行器在二维运动状态下建立动力学模型,但实际上航行器在三维状态下运动.针对其三维运动的特点,将水深作为新的状态变量,基于原有5个状态变量,提出一种新型水下单信标定位模型,并建立相应的过程噪声模型.使用仿真数据,对比新型水下单信标定位模型与传统模型,利用卡尔曼滤波输出评估2种模型的定位精度.仿真...     

基于多传感器的自治潜水器定位和创建地图方法

讨论了视觉传感器和2维、3维成像声纳的数据融合方法,利用传感器间的外标定方法,把成像声纳的特征元素转换到相机坐标系中,再利用计算机视觉领域的structure from motion 方法进行求解.仿真实验表明,随着时间的推移,误差变得越来越小;经多传感器融合后,实验误差比融合前要小,结果精度比单个传感器高.     

多普勒计程仪水下速度标定方法的研究

目前常使用差分全球定位系统(DGPS)标定法对多普勒计程仪进行速度标定。但由于海况以及海面环境等外界的影响,航行器在水面航行很难达到标定条件的要求,标定精度难以保证。为提高标定精度,降低实验条件要求,文中研究了一种新型速度标定方法——水下速度标定。利用航行器在水下航行不受海况以及海面环境影响,结合DGPS获得航行器下潜前和起浮后的高精度位置信息,计算出航行器的真速度,来标定多普勒计程仪的速度。计算结果证明该方法可保障标定试验不再受外界因素的影响,缩短了标定时间、简化试验过程,大大提高了标定试验的效率和水下航行器的隐蔽性,并且航行器的航程越大,该方法标定精度越高。     

一种激光雷达与双目相机外参数标定方法

针对异质传感器坐标系融合的准确性问题，提出一种利用圆柱面标定物以离线方式计算激光雷达与双目相机的外参数标定方法。通过分析圆柱面点云的三维几何特性，二维化圆柱面点集，并拟合多个平面椭圆实现圆柱面的检测，识别圆柱面图像的棋盘格角点并进行角点三维重建，利用基于邻域法向量的拟合算法拟合圆柱面，并根据最小化投影距离约束条件对激光雷达与双目相机的位姿关系进行计算。仿真与试验结果表明：激光雷达识别圆柱面的半径误差最大为8mm，双目相机识别圆柱面的半径误差最大为40 mm；且根据外参数标定结果，圆柱面圆度值符合误差特性，这验证了圆柱面标定物应用于激光雷达与双目相机外参数标定的有效性与准确性。     

水下A架连接安装膨胀弯

海洋石油工程股份有限公司在文昌油田群项目中首次设计制作水下A架,成功应用于水下膨胀弯的连接安装。从项目出发介绍了利用水下A架连接安装水下膨胀弯的方法,使得潜水员水下可以利用手扳葫芦轻松调控膨胀弯的姿态,对正法兰,完成膨胀弯的连接安装。其技术要点是水下A架的设计制作和水下使用,和传统的浮袋配重块安装方法相比较,水下A架安装方法既能够在较恶劣的海况下应用,又能够有效地提高膨胀弯的安装效率。     

广角摄像机标定及畸变图像修正方法研究

广角摄像机可获取大视角的景物视频信息,但是成像后图像畸变较大,为后期图像处理与分析带来困难。利用摄像机标定技术,通过求解广角摄像机内参数和畸变系数,对畸变图像进行了修正,消除图像几何畸变。文中的标定与修正方法具有通用性,适用于现有工程应用中各类摄像系统的光学畸变修正,有利于事后数据处理与分析工作。     

载人潜水器水下传热问题近似计算方法

本文重点提出一种用于计算水下载人潜水器热交换的传热模型,该传热模型首次综合考虑了水下隔热层、空调、蓄热体、热源等因素对舱内温度的影响,在做出一定假设后,问题可简化为一维非稳态传热问题,采用有限差分方法对导热微分方程进行数值求解,并利用Matlab实现程序化计算。利用该程序对某工程算例的不同工况进行计算,将结果与AMESim仿真结果对比分析,验证所提传热模型及计算方法的正确性。该模型与方法为今后水下载人潜水器在热舒适性问题上的研究设计提供了一种便捷技术手段。     

浑水中船舶水下观察检测技术初探

文章主要开展了水下多波束成像观察检测技术研究,采用多波束声呐成像、声透镜声呐成像和局部清水成像方法,在浑水水域,对船舶目标进行了实船水下观察检测,从而构建了船舶浑水条件下水下观察检测体系。     

仿射变换在增强现实智能针灸系统中的应用研究

增强现实是把计算机产生的虚拟物体或其它信息整合到用户看到的真实世界中的一种技术。本文介绍了基于增强现实技术的智能针灸系统。在对基于位置跟踪和相机定标技术的传统虚实注册技术分析的基础上,讨论了仿射变换在增强现实中的应用,并研究了运用该理论实现智能针灸系统的增强现实子系统的方法,通过实例证明,效果较好。     

基于测距声纳与光视觉的水下目标定位方法研究

针对无人水下航行器作业环境的特殊性以及任务需求,为提高光视觉的定位精度,提出了一种基于测距声纳与光视觉的水下目标定位方法。该方法根据摄像机成像的特点,利用测距声纳与摄像机的几何关系设计水下目标定位算法。本文针对规则的水下目标进行定位算法设计,然后通过对水池试验采集的图像中的目标进行定位验证以及误差分析,证明了该定位系统具有较高的定位精度,满足水下作业的需求。     

基于双目视觉的水下连接器位姿测量方法

水下连接器的对接作业是水下工程作业的重要环节,针对目前依靠摄像机传回视频进行作业过程中存在的操作难度大、依赖操作员经验的问题,设计基于双目视觉的水下连接器位姿测量方法。该方法首先根据水下连接器的颜色特征确定检测范围,之后在检测范围中以水下连接器为模板进行初步定位,然后根据水下连接器端面的成像特点检测椭圆特征,并进行双目匹配获得相关三维点坐标,最后计算得出水下连接器的位姿。实验表明,该方法位置测量平均误差1.3%,姿态测量平均误差3.5°,可以较好地为水下连接器对接作业提供参考。     

基于变形测量的舰船航向标校方法

为了解决目前航向标校中的船体变形无法克服和采样时间不同步的问题,根据单摄像机三维姿态测量原理,通过若干台摄像机经过多层甲板的传递测量,最后综合各级接力站测量的结果可以得到安装在甲板层艏艉线上的参考物相对于安装在导航平台上的摄像机系统的姿态角,从而减小船体变形对航向标校的影响。并利用软件定时器进行同步录取解决读数时间不同步问题。通过理论分析表明,该方法可有效的提高测量精度,并可拓展使用到所有基座不通视的被试武器系统和测量设备之间的三维姿态测量。     

改进张友正标定法在船舶曲面分段测量装备中的应用

在船舶曲面分段测量装备开发中,以视觉检测中的摄像机标定过程作为研究的对象,分析了开源计算机视觉函数库OpenCV中的摄像机模型,使用张正友基于平面模板的方法进行标定,过程中充分考虑了透镜径向畸变和切向畸变因素的影响。文章在标定之前讨论了摄像机结构参数的设置问题,以期更合理地布置摄像机摆放位置。文中给出了详细的标定步骤,并提出基于多项式拟合的摄像机标定方法。该算法充分发挥了OpenCV函数库的功能,提高了标定精度和计算效率,具有良好的跨平台移植性,可以满足船舶曲面分段测量装备视觉测量的需要。     

鱼雷跟踪目标深度起伏机理分析及全弹道数学仿真研究

针对鱼雷跟踪目标时的深度起伏现象，从水声传播原理和鱼雷跟踪目标时深度平面的控制原理进行了理论分析，给出了等效声线的建模方法，通过设置工况条件，对鱼雷进行了全弹道数学仿真，得到了与实际情况基本相符的结果，验证了理论分析的正确性。     

多波束倾斜安装技术在水下检测工程中的应用

由于常规多波束系统垂直安装，无法精确测量临岸水域、码头、防波堤、丁坝、海岛礁等特殊水下地形地貌。针对这一难题，进行了多波束倾斜安装和校准的技术研究。采用多波束倾斜安装的方法，增加相关侧的波束数量，测量能够达到吃水线位置。水深成果精度满足规范及工程需求，实现了水下特殊地形地貌的全覆盖测量，为水上水下一体化模型提供技术支撑，可以广泛应用在水下检测工程中。     

雷达目标电磁散射的水声模拟

水声模拟是雷达目标电磁散射特性测量的具有明显优势的一种新方法。首先从电磁波和声波的波动方程出发,分析了在一定边界条件下二维目标声波与电磁波散射的对应关系;其次针对三维电大尺寸的复杂目标,分析了对其进行水声模拟测量的可行性;最后,通过对平板目标的测量实验验证了水声模拟方法的正确性。     

基于盲孔法的水下承压结构残余应力测试研究

对盲孔法测残余应力中的等轴三角应变花应变释放系数进行有限元标定和塑性修正,得到了塑性修正后的应变释放系数;采用盲孔法对高强度钢水下承压结构典型部位的焊接残余应力进行测量,根据测试得到各测点的释放应变值,结合修正后的应变释放系数计算得到了水下承压结构典型测点的残余应力值。结果表明,水下承压结构焊缝附近纵向残余应力可达0.5倍屈服极限,周向残余应力可达0.4倍屈服极限。