视觉导航

摘要： 农业机械自主导航技术一直是现代农业发展的关键技术,而已有的机器视觉导航中普遍存在鲁棒性不强、适应性弱等缺点。针对上述问题,提出基于卷积神经网络的田间路径导航算法。根据主流语义分割模型FCNVGG16得到改进分割网络FCNVGG14,用于田间作物行分割任务的预处理,再通过非监督点聚类法进行特征点分类,最后采用改进后的Hough变换(PKPHT)拟合出导航直线。分析结果表明:与U-Net等主流算法相比,基于FCNVGG14网络模型的图像分割算法,IOU(交并比)指标在多通道输入时提升2%,在单通道输入时IOU指标提升4%,取得良好的分割效果。对分割网络FCNVGG14改进相对于传统的图像阈值分割算法,克服作物缺失、田间杂草过多、光照不均等自身缺陷导致的直线拟合时不可避免出现误检测、偏差大等问题。经田间路径导航试验证明,在田间照度符合人眼的情况下,基于FCNVGG16的改进模型路径识别算法检测准确率不低于92%,单帧检测时间在100 ms以内,在作业平台的速度不大于0.5 m/s条件下,最大横向偏差为9.84 cm、平均偏差不超过6.68 cm,说明用于机器视觉导航可行,这为低算力田间视觉导航提供新的方法和思路。

摘要： 近几年,得益于电商行业的持续高速发展,以及制造业的数字化、智能化转型升级,物流移动机器人正迎来蓬勃发展,物流移动机器人技术也在此过程中不断升级迭代。特别是能够实现无固定路径导航的AMR(自主移动机器人)成为物流移动机器人行业的大势所趋。灵动科技致力于成为全球最有价值的移动机器人平台企业,让移动机器人成为新生产力,释放人类创造力。

摘要： 本文提出了一种基于机器人视觉导航传感器技术的电力设备运行采集系统。利用单目视觉算法完善机器人的导航定位功能,进而实现电力设备运行状态的采集,还设计了电力设备运行分析系统,包括用户管理模块、检测电池性能模块、检测变电设备模块、检测输电设备模块、电力设备信息管理模块,采用Hadoop中的关键技术HDFS和Map Reduce,实现电力设备运行数据的分析。实验结果表明,本文研究的系统对电力设备运行采集的速率达到了2450条/min,并且采集数据更新频率在47 s/次,能够实现电力设备运行采集的实时性。

摘要： 本课题的主要内容是设计出一款应用于港口货物搬运中的智能化搬运遥操作汽车,它具备以下功能:支持远程控制并且可以通过自带的摄像头进行自主运动实现智能化工作,同时支持手控与自控模式的灵活切换以防止遥操作汽车发生故障时造成不必要的损失。本文提供了遥操作汽车的设计方案和一些软件的编写,搭建遥操作汽车的控制平台以实现遥操作汽车所需的功能。

摘要： 从现阶段我国农机导航的应用和实际作用来看,导航系统对农业机械作业过程的优化还处于初级阶段,农业机械与导航系统在功能上的融合并不充分,导致导航系统对于农业机械化生产作业的作用仅限于提供作业方案和监测行驶状态等方面。为此,从农业机械的自动导航驾驶技术出发,强调了视觉技术在农机导航中发挥的作用,并结合近年来农机视觉导航技术的研究成果,分析了提高视觉导航精准度的可行方案。为更好地通过计算机视觉导航优化农机自动行驶品质,重点分析并设计了视觉系统控制农机行驶的相关流程,开展了视觉技术与卫星系统配套导航功能设计,并针对视觉导航下的电液控制技术与功能进行了设计与优化。

摘要： 为提取水田秧苗列中心线,提出了基于分段垂直投影的中心线提取方法.将彩色图像进行预处理后得到的二值图像在纵向方向分为上、中、下3段,从下段图像开始采用垂直投影法确定该段中各作物列左右边缘;在图像下段的每对左右边缘之间提取特征点并拟合临时直线,用每条直线和本段图像顶部的交点位置来确定中段中属于同一秧苗列的左右边缘点,再根据左右边缘点提取中段图像的特征点,在上段图像中以此类推,将所有特征点按不同秧苗列归入不同的点集;最后分别将每个点集中的特征点使用最小二乘法进行直线拟合.试验结果表明,该方法在分辨率为1280×1024像素的图像中提取离横向中心最近的3列秧苗中心线的准确率为94.50%,平均每幅耗时208 ms.

摘要： 系统仿真是无人机飞行导航与控制程序设计的重要手段,面向城市空中交通场景视觉导航算法设计的开发需求,首先调研了针对无人机所开发的多种飞行器仿真模拟平台,确定了基于Airsim搭建所需城市空中视觉导航仿真平台的技术路线,并进一步详细介绍了该仿真平台的搭建方法,最后给出了该仿真场景的搭建结果。

摘要： 本文针对轮式无人机在电磁拒止环境下,卫星定位、差分等电磁信号不可使用时,起降过程中跑道利用效率低的问题,提出了一种基于视觉预瞄的无人机自主驶入驶出控制方法。建立无人机地面滑行模型,通过视觉预瞄的方法模拟飞行员操纵无人机沿引导线驶入驶出的过程。经过仿真验证,该控制方法能够满足无人机自主驶入驶出。

摘要： 确定了间歇式行走的农业机器人视觉导航方案,设计了计算机图像采集单元、计算机图像处理模块和视觉导航参数提取算法,实现了一套基于DSP和图像处理的农业机器人视觉导航系统。试验结果表明:农业机器人移动速度增加时,导航误差会增大,且机器人的平均横向偏移在10cm之内,能够满足农业机器人的导航需求。

摘要： 针对目标驱动的视觉导航系统中由于导航的场景变化而导致智能体导航性能大大减弱的问题,提出了一种基于长短时记忆网络(Long Short-Term Memory, LSTM)的深度强化学习(Deep Reinforcement Learning, DRL)视觉导航模型。该模型通过输入当前状态和目标状态的RGB图像来实现视觉导航,在改进原有目标驱动视觉导航模型的基础上,基于历史状态信息,结合LSTM和通用后继表征(Universal Successor Representations, USR)对未来动作决策。在AI2-THOR仿真环境下进行实验,实验结果表明,所提出的模型训练智能体导航性能优异,与其他几种模型相比,平均路径长度减少约6%,平均碰撞率减少40%,模型收敛速度较快。

摘要： 针对智能车辆的视觉导航,结合实际研究工作,总结并分析了目前道路视觉导航系统中存在的难点,提出了一种结合压缩感知和Kalman滤波理论的视觉导航方法,并对方法中涉及到的场景重构压缩感知建模、实时立体匹配、立体视觉与雷达测量信息融合等关键技术进行细致探讨.以小型智能自主车辆作为实验平台,给出了双目视觉导航过程中的典型测量数据和图像理解结果,同时也给出了激光雷达测量结果.实验结果表明本文方法具有良好的实时性,道路图像理解速度平均可达18ms/帧;算法定位精度较高,能够满足车辆在室内外自主移动的需求.

摘要： 本文对近年来各种基于视觉的无人机导航方法进行了总结，并将其分为三种：景象匹配、视觉SLAM、光流法。首先根据各种导航方法，分析了视觉导航对于无人机导航的重要意义；然后从三种视觉导航方法出发，介绍了它们的国内外研究现状以及其关键技术；最后给出三种方法的不同优势所在，并指出进一步研究的趋势。

摘要： 舱内飞行器是指在空间站等大型航天器内飞行,可完成一定功能的微纳航天器.本文针对舱内飞行器的导航需求,结合其应用特点提出了视觉导航与惯性导航融合的方案,进行了系统模型构建和仿真分析,验证了算法有效性.进一步,对舱内飞行器开展自主交会实验的方法进行了研究,进行了轨迹设计、算法构建与仿真分析,为我国开展舱内飞行器的研究和实验打下理论基础.

摘要： 针对视觉导航中合作目标识别问题,提出一种多特征递进判断的快速准确识别算法.通过图像轮廓特征、Hu不变矩特征以及FAST角点特征等多特征,对图像进行层层处理和判断,剔除非目标区域,最终实现合作目标的准确识别.在该过程中对算法进行了一些改进和加速策略,以满足实时性要求.室内外实验表明该算法在不同尺度、形变以及环境干扰等情况下依然可以准确地识别出合作目标,有较高的鲁棒性和适应性.

摘要： 为了实现探测机器人的自主作业功能,在分析探测作业工况的基础上选择了基于视觉的导航方式.建立了机器人与道路边界之间的测距模型,将机器人与边界实际距离通过几何关系转换为摄像头的成像坐标.利用Sobel算子以及图像分区域处理方法进行边界特征提取,以提高图像处理的实时性.轨迹导航方面采用组合式轨迹跟踪策略,在机器人轨迹偏差较大时使用滑模控制,偏差较小时切换为PID控制.试验结果表明:该方法可以实现机器人在折返轨迹情况下的平稳跟踪,且误差较小,直线行走阶段控制在15 mm以内,从而验证了整个视觉导航方案的可行性.

摘要： 面向我国对月探测计划,以月球轨道器接近、下降和着陆(EDL)中的视觉导航、定轨为牵引,利用嫦娥一号、二号获取的月球图源数据,构建数字月球模拟环境,设计月球轨道器及成像载荷模型,研究月球轨道器绕月运行和着陆中的运动及载荷成像过程,为月球轨道器EDL过程中的视觉导航、定轨的研究与演示提供模拟仿真平台和可靠的模拟月面图像数据.

摘要： 为验证基于单目视觉的相对位姿估计算法在硬管式无人机自动空中加油应用中的性能,设计了基于MATLAB/Simulink和Vega Prime的虚拟现实仿真系统,提出了设计了基于单目视觉的导航算法,建立了加油机、无人机动态模型和大气扰动及加油机尾涡模型.仿真结果表明,单目视觉导航算法在近距离导航中可以获得高精度的相对位姿估计结果,位置分量的估计误差保持在± 5cm范围内,姿态角的估计误差保持在± 1度范围内,满足自动空中加油对相对位姿精度要求.文中进一步提出了基于扩展卡尔曼滤波器的视觉传感器、GPS和INS导航数据融合算法思路, 以提高相对位姿估计的数据精度.

摘要： 惯性/视觉(INS/VNS)组合导航是目前行星探测巡视器常用的一种自主组合导航方法.由于视觉的量测信息与前后两个时刻巡视器的位置和姿态,即状态量均相关,这就存在时间相关性的问题.目前通常采用状态增广法解决此问题,即将上时刻状态值增广到状态向量中,但该方法会造成计算量增大.本文以基于特征点在相机坐标系下的三维坐标的INS/VNS组合导航方法为例,利用惯性导航系统获取的当前时刻的位置姿态信息和INS/VNS组合导航获取的上一时刻的位置姿态信息,推导了一种降维的量测模型.仿真结果表明该方法可在减少计算量的基础上达到与状态增广法相同的位置和姿态估计精度.

摘要： 惯性/视觉(INS/VNS)组合导航是目前行星探测巡视器常用的一种自主组合导航方法.由于视觉的量测信息与前后两个时刻巡视器的位置和姿态,即状态量均相关,这就存在时间相关性的问题.目前通常采用状态增广法解决此问题,即将上时刻状态值增广到状态向量中,但该方法会造成计算量增大.本文以基于特征点在相机坐标系下的三维坐标的INS/VNS组合导航方法为例,利用惯性导航系统获取的当前时刻的位置姿态信息和INS/VNS组合导航获取的上一时刻的位置姿态信息,推导了一种降维的量测模型.仿真结果表明该方法可在减少计算量的基础上达到与状态增广法相同的位置和姿态估计精度.

摘要： 惯性/视觉(INS/VNS)组合导航是目前行星探测巡视器常用的一种自主组合导航方法.由于视觉的量测信息与前后两个时刻巡视器的位置和姿态,即状态量均相关,这就存在时间相关性的问题.目前通常采用状态增广法解决此问题,即将上时刻状态值增广到状态向量中,但该方法会造成计算量增大.本文以基于特征点在相机坐标系下的三维坐标的INS/VNS组合导航方法为例,利用惯性导航系统获取的当前时刻的位置姿态信息和INS/VNS组合导航获取的上一时刻的位置姿态信息,推导了一种降维的量测模型.仿真结果表明该方法可在减少计算量的基础上达到与状态增广法相同的位置和姿态估计精度.

摘要： 本发明公开了一种基于激光与视觉识别导航的机器人导航方法，属于智能机器人技术领域，解决了机器人导航精度低的问题，包括：初始化阶段：规定粒子数量，将粒子平均分布在规划区域；转移阶段：对每个粒子根据状态转移方程进行状态估计；决策阶段：通过激光雷达和深度摄像头对预测粒子进行评价；重采样阶段：根据粒子权重对粒子进行筛选；滤波：得到新的预测粒子，新的粒子重复上述步骤；地图生成：选取路径地图最优的粒子，获得规划区域的栅格地图；定位：使用amcl概率定位系统对机器人在地图中的位置进行定位；规划路径：获取机器人周围信息并生成全局与局部的代价地图。本发明用于基于视觉跟随导航的自主导航智能机器人。

摘要： 本发明公开了一种基于卫星导航和视觉导航的导航方法。该方法采用卫星导航系统对航向物进行粗调和视觉导航系统对航向物进行微调，使航向物沿作物行中心线行走，其中，卫星导航系统对航向的低频大幅度调整，视觉导航系统对航向的高频小幅度调整。本发明提供的基于卫星导航和视觉导航的组合导航方法可以有效解决GNSS导航存在的精度低、不稳定、延时性及视觉导航在复杂光照环境下定位偏差等问题，提高了导航系统的稳定性，可以实现航向物在室外环境下的精确定位及自主导航，更好地应用于农作物生长过程中的农机精准作业。

摘要： 本发明公开了一种基于飞行器的视觉导航与惯性导航的组合导航方法，包括步骤：一、建立二维平面直角图片坐标系；二、获取视频图像数据和飞行器位姿数据，并对图像进行预处理；三、特征点的连续跟踪；四、建立三维航迹坐标系；五、计算航迹速度矢量；六、飞行器的姿态解算；七、数据融合及航迹角解算；八、坐标转换并获取飞行器的位移矩阵；九、多次重复步骤三至步骤八，直至完成连续采集多帧图像的位移矩阵集合，实现连续组合导航。本发明通过视觉导航得出飞行器运动的航迹速度矢量，融合惯性导航数据，对视觉导航的误差进行补偿修正，最终实现对飞行器的运动轨迹的重建，从而使飞行器稳定的自主飞行。

摘要： 本发明公开了一种双目视觉导航方法、一寻路缘导航方法，以及基于该两种方法的导航系统，以及包括双目相机、云台相机和轮下编码器，所述双目相机由两个相同的相机组成，分辨率均为960*480，相机间距为15cm，视角均为60度，平行地面并高于地面50cm，用于视觉导航；所述云台相机为单目相机，分辨率1920*1080，俯视地面且与地面夹角20度，该相机拍摄路面信息，用于检测路边缘，实现寻路缘导航。本发明所述系统具有抗干扰能力强，受环境影响低等特点，能及时判定现场环境，精准规划路线，定位准确，可广泛应用于机器人巡检领域，尤其对高危环境巡检工作有积极意义。

摘要： 本发明公开了一种基于视觉导航移动的机器人及视觉导航方法，涉及视觉导航技术领域，通过广角摄像装置获取前进方向的视觉图像，对视觉图像进行视觉图像预处理、目标提取、目标跟踪和数据融介处理，识别视觉图像中的运动目标和固定标志物，根据运动目标和固定标志物的位置控制调节驱动轮装置，通过控制连杆进行前进方向的调节，采用驱动装置驱动驱动杆，由驱动杆带动四个驱动轮装置交替滚动前进。本发明提供的一种基于视觉导航移动的机器人及视觉导航方法，通过采集行进方向的视觉信息，利用视觉导航技术进行处理，牵引视障人士进行移动。

摘要： 本发明公开了一种基于卫星导航和视觉导航的导航方法。该方法采用卫星导航系统对航向物进行粗调和视觉导航系统对航向物进行微调，使航向物沿作物行中心线行走，其中，卫星导航系统对航向的低频大幅度调整，视觉导航系统对航向的高频小幅度调整。本发明提供的基于卫星导航和视觉导航的组合导航方法可以有效解决GNSS导航存在的精度低、不稳定、延时性及视觉导航在复杂光照环境下定位偏差等问题，提高了导航系统的稳定性，可以实现航向物在室外环境下的精确定位及自主导航，更好地应用于农作物生长过程中的农机精准作业。

摘要： 本发明公开了一种基于飞行器的视觉导航与惯性导航的组合导航方法，包括步骤：一、建立二维平面直角图片坐标系；二、获取视频图像数据和飞行器位姿数据，并对图像进行预处理；三、特征点的连续跟踪；四、建立三维航迹坐标系；五、计算航迹速度矢量；六、飞行器的姿态解算；七、数据融合及航迹角解算；八、坐标转换并获取飞行器的位移矩阵；九、多次重复步骤三至步骤八，直至完成连续采集多帧图像的位移矩阵集合，实现连续组合导航。本发明通过视觉导航得出飞行器运动的航迹速度矢量，融合惯性导航数据，对视觉导航的误差进行补偿修正，最终实现对飞行器的运动轨迹的重建，从而使飞行器稳定的自主飞行。

摘要： 本发明涉及一种视觉导航/惯性导航的松散组合导航方法，主要研究内容是定期利用视觉导航的位置以及速度信息对惯性导航参数进行校正，解决了惯性导航误差随时间累积的问题，将惯导系统的误差方程作为滤波器的状态方程，视觉导航解算的位置与惯导系统解算得到的位置的差作为卡尔曼滤波的量测，估算出惯性导航系统的参数误差与敏感器误差，从而修正惯导参数。与现有技术相比，本发明方案可使得惯导系统保持长时间高精度且不会因为视觉导航解算失败而影响其精度。

摘要： 本发明公开了一种基于视觉导航和惯性导航的位姿修正方法。与现有技术相比，本发明通过将两种传感器采集到的信息进行融合，使视觉导航和惯性导航的优缺点能够形成互补，利用惯导来抑制视觉的随机噪声，利用视觉来修正惯导的累积误差，以提高机器人对自身旋转和平移的计算精度，实现更加准确的环境三维重构。

摘要： 本实用新型公开了一种基于飞行器的视觉导航与惯性导航的组合导航装置，包括飞行器、安装在飞行器底部的探测单元和安装在飞行器顶部的飞行器控制单元，以及用于远程遥控飞行器的地面监测中心，飞行器为四轴飞行器，四轴飞行器包括矩形镂空的机身和四个分别沿机身的四个直角所指方向向外安装的镂空的机翼，机翼远离机身的一端安装有螺旋桨，探测单元包括高清摄像头、声呐传感器和气压计，飞行器控制单元包括处理器、蓄电池、存储器、定时器和用于与地面监测中心数据传输的无线通信模块，处理器的输入端接有避障模块和惯性传感器，处理器的输出端接有电机。本实用新型可通过视觉导航与惯性导航的方式完成飞行器导航工作，自重轻，精度高。