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[期刊] 实验技术与管理
[作者]
钟志 郑云天 张扬 孙岩 王霖郁
以水下目标三维重建为研究背景，提出了一种基于单目视觉的水下目标三维重建实验设计方案。首先在无需提前对相机标定的情况下，通过单目相机围绕水下目标物体进行多角度旋转拍摄，产生初始图像输入集；然后针对水下图像色彩失真和对比度低等情况导致的图像特征点提取数量减少和误匹配率较高等问题，利用所提出的融合色彩信息的特征匹配SIFT-HC方法，使用双峰分布函数最小化像素之间的灰度差异和像素之间的色彩对比度，获得待匹配的灰度图像，在此基础上采用海灵格距离作为相似性度量方式进行特征匹配，以有效保持原始图像色彩对比度，提升相邻图像有效特征点的数量，同时剔除误匹配点对，提高特征点匹配率；最后对三维点云进行重构，有效地对目标物体表面细节进行还原。实验结果表明：该实验设备简单，无需提前对相机进行标定，针对水下图像色彩失真等情况能够有效恢复目标物体的三维结构及表面细节特征。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
钱世炯 赵明岩 陈浩克 梁喜凤 魏艳红
为实现菠萝自动化刺眼去除作业，提出一种菠萝螺旋去刺轨迹搜寻算法。首先通过三维重建技术获取菠萝表面的点云数据；再利用Otsu方法确定最佳图像二值化阈值，提取菠萝刺眼点云，并通过DBSCAN聚类算法，将菠萝刺眼点云分成不同组别，提取菠萝刺眼信息；然后提出轨迹搜寻算法，通过计算匹配代价方式解决轨迹搜寻中刺眼缺失及偏移问题；最后根据所寻轨迹规划去刺终端路径，实现菠萝螺旋去刺。实验结果表明：每个螺旋条上平均刺眼数量为11.1，平均遗漏刺眼数为0.53，去刺轨迹搜寻质量较高；刺眼完全去除率为98%，不完全去除率为1.39%，平均耗时41.7s，去眼效率高、效果良好；刺眼偏心距均值的平均值为0.57 mm，刺眼过切深度均值的平均值为2.63 mm，整体误差较小。刺眼去除精度能满足自动化去眼作业要求，可为菠萝自动去除刺眼提供技术支持。
[期刊] 中国科学技术大学学报
[作者]
徐光锴 赵峰
单目深度估计方法在各种场景下已经取得了较强的鲁棒性，该类方法通常预测尺度偏移量未知的不变仿射深度而非度量深度，因为收集大规模的不变仿射深度训练数据比收集度量深度训练数据容易得多。然而，在某些基于视频的应用场景中，例如视频深度估计和三维场景重建，每帧预测的深度中存在的未知比例和偏移量值可能会导致预测的深度不一致。为了解决该问题，我们提出了一种基于局部加权线性回归的方法，通过利用稀疏锚点恢复深度的尺度图和偏移量图，以保证连续帧之间的一致性。大量的实验表明，我们的方法可以在几个零样本基准上显著降低现有技术方法的Rel误差(相对误差)。此外，我们收集了630万张RGBD图像对来训练鲁棒的深度模型。通过局部恢复尺度和偏移量，我们的ResNet50-backbone模型性能甚至超过了最先进的DPT ViT-Large模型。与基于几何的重建方法相结合，我们提出了一种新的稠密三维场景重建流程，既能受益于稀疏点的尺度一致性，又能受益于单目深度估计方法的鲁棒性。通过对视频的每一帧依次预测深度图，我们可以重建出准确的三维场景几何信息。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
于立君 王辉 宗明扬 赵玉新
针对实验教学中三维场景重建过程存在的误差扰动问题,在研究不同参数对误差影响的基础上,提出一种锥体相交几何误差模型,并利用线-圆投影法对该模型进行简化,以此估计出多摄像机立体视觉系统中由量化误差引起的物点定位误差。仿真实验测试表明,该方法具有模型简单、计算量小等优点,适用于多摄像机视觉系统下场景的三维重建。对该模型的仿真实验由学生在实验室中完成,目的是培养学生的创新思维与实际动手能力。
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
彭孝东 何静 时磊 赵文锋 兰玉彬
为了更好地建立单木三维彩色模型，获得准确表型参数，提出了一种基于Kinect v2相机和激光雷达的单木点云信息融合检测方法。首先由激光雷达采集樱树单木所在区域的完整环境点云，生成点云地图；由Kinect相机采集樱树单木多视角点云得到完整的三维彩色点云；然后以激光雷达点云位置为基准，通过选取对应同名点的方式对2种点云进行初始配准，使点云之间具有良好的初始位置关系，再使用最近点迭代（iterative closest point, ICP）算法对点云进行精配准；最后使用彩色点云对雷达点云进行点云着色融合处理，实现樱树单木的三维重建。结果显示：与只使用Kinect v2相机生成的樱树单木表型参数对比，融合后的樱树单木的株高、冠幅和胸径的平均相对误差分别降低了1.52、6.46和18.17个百分点。研究结果表明，Kinect v2深度彩色相机和激光雷达在单木三维重建上能实现优势互补，提升点云配准精度，同时，既能降低光照气候条件的影响，又能增加测量距离，单木表型参数更准确。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
张倩 代伟 朱美强 张坤 王军
针对机器人抓取问题进行了综合性教学实验设计，提出了基于物体点云信息的机器人跟踪抓取方法。通过阈值处理保留运动模糊光条中亮度较高的部分，改善了运动模糊情况下光条区域提取困难的问题；利用特征直方图对不同物体的点云进行特征描述，实现了由未知的点云信息查询得到实际的抓取位置的目标；采用基于位置控制的优化算法实时更新跟踪路径，完成抓取操作。通过该完整的实验设计能够帮助学生理解激光三角法、点云信息、位置逼近等基本理论和方法，培养学生理论联系实际的能力和对科学研究的兴趣。
关键词：
三维点云 激光条纹 抓取 教学实验
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
周崇秋 高春甫 李林峰 王冬云
通过MV-DP090-02B激光轮廓传感器获取轨道车辆轮对踏面轮廓影像信息，再将物体表面轮廓位置转化为三维点云数据，并对数据进行降噪和特征提取，然后对踏面轮廓进行三维重建。文章结合轮对踏面动态测量实验，对轮对低速转动过程中的踏面轮廓进行了扫描。数据处理结果表明，基于MV-DP090-02B激光轮廓传感器获取的三维扫描点云数据及相关数据处理，可以动态测量轮对转动过程中的踏面轮廓；MV-DP090-02B激光轮廓传感器能够满足实验室的测量需求，操作简便，是“轨道交通车辆机械检修”课程实验中轮对踏面轮廓获取的一种新方法。
[期刊] 福建农林大学学报(自然科学版)
[作者]
杨长才 魏丽芳 周术诚 田金文
提出一种基于单目视觉的连续多帧空间非合作目标姿态估计算法．根据目标主体主轴方向和太阳能帆板方向将目标姿态切分成姿态子空间，采用方向Ｃｈａｍｆｅｒ匹配在姿态子空间中搜寻与目标匹配的候选姿态．通过连续多帧候选姿态的方向Ｃｈａｍｆｅｒ匹配代价和转移代价来构建轨迹的总代价，采用动态规划对轨迹代价进行优化．结果表明该算法求解精度高，鲁棒性好．
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
刘艳 曹光静 朱金秀 李航
基于双目立体视觉的原理,搭建包含双目摄像机、标定材料、数据采集软件的实验平台,并设计了图像获取、相机标定、立体匹配、三维测量与重建4个实验项目,让学生从硬件到软件、由浅及深掌握双目视觉的基本理论及应用,为学生开展创新性、工程性研究与学习提供知识积累和实验环境,培养学生的工程实践能力。
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
史蒲娟 翟瑞芳 常婷婷 彭辉 林承达 罗俊
分别采用单目视觉和激光扫描技术对2个油菜品种中双6号和华油杂62号的植株进行三维重建,并在重建模型上完成了对株高、叶柄长、叶片长度和叶片面积等4个株型参数的测量。结果表明:使用单目视觉和激光扫描技术的重建结果均能真实地表现油菜植株的整体形态,叶片间无遮挡的中双6号油菜植株效果更好,测量误差在2.00%以内;形态复杂叶片间部分遮挡的华油杂62号油菜植株测量误差在3.00%以内。模型重建试验表明,利用单目视觉和激光扫描技术能够完成复杂植株的模型重建,并实现部分株型参数的测量,可以为作物的遗传育种提供数据支持。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
王玉红 刘祯 赵瑞云 肖易萍 曹锃 梁旭
管汇吊放安装是海洋油气水下生产系统布放的重要环节。确定管汇的附加质量系数和阻力系数,对准确模拟其在海上吊放过程中受到的水动力和运动方程至关重要。结合大学生创新教学实验相关内容,基于Morison方程及数学推导,设计了一套可用于管汇水动力系数测量的强迫振荡实验系统。该系统包括管汇模型、产生周期性运动的绞车系统、拉力、位移传感器以及数据采集系统,通过采集的数据计算管汇模型受到的水动力进而求得其水动力系数,为仿真模拟提供基础数据。该实验实现了实验教学与工程实际问题的有机结合,促进了大学生创新实践能力的提高。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
王吟 李欢欢 于佳玉 陈佳佳 杨麒霖 张晓东
基于生物质资源化理念以及环境工程专业人才培养需求，设计了“三维生物质水凝胶吸附剂制备及性能测定”实验。以秸秆为原料优化制备了生物质水凝胶吸附剂，通过扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、X射线衍射仪（XRD）表征了其理化性质，并初步考察了其对水中重金属离子Cr(Ⅵ)的吸附性能及动力学模型，最后设置了涉及相关影响因素考察和机理探讨的开放性拓展实验。该实验将专业理论知识、实验操作技能及前沿科技成果相结合，能够为学生后续进行研究性、创新性实验以及进一步深造打下坚实基础，也有利于强化他们的环保意识。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
白煜 李香萍 张雨菡
该文面向本科实践教学，以静态手势识别为目标，利用机器学习开发了机器视觉实验项目。在实验的算法设计部分，分别利用支持向量机和卷积神经网络实现了两种手势识别算法。文中详细介绍了两种手势识别算法的原理、特点和流程。在实验的算法验证部分，详细介绍了利用Python语言、编译环境和数据集实现算法仿真的方法。仿真结果显示，两种算法均可有效识别多种静态手势。该实验项目包括任务分析、算法设计、算法优化、编程实现、结果分析等环节。通过本实验的训练，有助于提升本科生在智能图像处理领域的实践能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
张乾 肖永菲 杨玉成 余江浩 王林
为便于汽车驾驶员在室外停车场中寻找可用空车位,基于以数据采集、图像处理和目标检测等过程的计算机视觉,开发了室外停车场车位检测实验。该实验将Haar-like特征描述和车位中颜色能量变化作为判别模型的数据输入,选取随机森林作为车位可用状态的判别模型。通过在国际公开数据集PKLot上进行实验,对可用车位的检测准确率的均在91%以上;在自建的GZMU-LOT上进行实验,可用空车位的检测准确率达92.21%。
[期刊] 浙江林学院学报
[作者]
仇金宏 沈明霞 丛静华 李龙国
针对目前森林火点定位工作中依靠传统人工瞭望观测方式的不足,研究了一种基于单目视觉的森林火点实时定位方法。首先,提出了适用于森林中着火点具体位置实时确定的几何模型。同时,研究了森林火情监控摄像机视场角的实时计算方法。最后,设计出了基于单目视觉的森林火点实时定位算法并通过试验进行了验证。结果表明,该算法能够满足森林火点实时定位的准确性要求。
关键词：
森林保护学 单目视觉 森林火点 实时定位
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