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An Improved Optical Flow Method for Image Registration with Large-scale Movements 被引量:6
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作者 XIONG Jing-Yi LUO Yu-Pin TANG Guang-Rong 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第7期760-764,共5页
在这份报纸,为图象登记的一个改进光流动方法被建议。它以它与一个起始的运动评估者改进光流动方法的方法是新奇的:扩大了阶段关联技术(EPCT ) ,用补偿前者的缺乏的后者的优点。以一种更多的详细方式,光流动方法能到达亚象素精确性... 在这份报纸,为图象登记的一个改进光流动方法被建议。它以它与一个起始的运动评估者改进光流动方法的方法是新奇的:扩大了阶段关联技术(EPCT ) ,用补偿前者的缺乏的后者的优点。以一种更多的详细方式,光流动方法能到达亚象素精确性并且计算象啁啾并且倾斜一样的复杂失真模式,这能被说但是与大规模运动弱。因为 EPCT 用象素水平精确性盖住大翻译和旋转的大小并且在精明的负担是有效的,它能为光流动方法被当作一个好起始的运动评估者。测试证明了特别,这个改进方法将显著地与大规模运动为图象提高登记表演并且对随机的噪音柔韧。 展开更多
关键词 图象处理 光流计算法 运动过程 运动图像
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Discontinuity-preserving optical flow algorithm 被引量:2
2
作者 Yuan Lei Li Jinzong Li Dongdong 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE EI CSCD 2007年第2期347-354,共8页
A modification of Horn and Schunk's approach is investigated, which leads to a better preservation of flow discontinuities. It improves Horn-Schunk model in three aspects: (1) It replaces the smooth weight coeffic... A modification of Horn and Schunk's approach is investigated, which leads to a better preservation of flow discontinuities. It improves Horn-Schunk model in three aspects: (1) It replaces the smooth weight coefficient in the energy equation by the variable weight coefficient. (2) It adopts a novel method to compute the mean velocity. The novel method also reflects the effect of the intensity difference on the image velocity diffusion. (3) It introduces a more efficient iterative method than the Gauss-Seidel method to solve the associated Euler-Lagrange equation. The experiment results validate the better effect of the improved method on preserving discontinuities. 展开更多
关键词 optical flow Image sequences Differential methods PNSR.
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基于ORB-SLAM3视觉与惯导融合的煤矿机器人定位算法研究 被引量:3
3
作者 陈伟 巫帅达 +2 位作者 田子建 张帆 刘毅 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第S1期297-307,共11页
针对煤矿井下空间狭窄、光线昏暗且严重不均匀使矿井图像存在照度低、纹理稀疏、颜色失真等缺陷,严重影响了视觉SLAM特征点提取匹配结果,导致定位性能急剧下降,提出1种基于改进ORB-SLAM3算法的煤矿移动机器人单目视觉定位算法。首先对OR... 针对煤矿井下空间狭窄、光线昏暗且严重不均匀使矿井图像存在照度低、纹理稀疏、颜色失真等缺陷,严重影响了视觉SLAM特征点提取匹配结果,导致定位性能急剧下降,提出1种基于改进ORB-SLAM3算法的煤矿移动机器人单目视觉定位算法。首先对ORB-SLAM3定位算法进行改进,在前端特征点提取(ORB)算法的基础上引入了直方图均衡化、非极大值抑制法、自适应阈值法以及基于四叉树策略的特征点均匀化性质;然后在特征点匹配工作中,引入了基于图像金字塔的LK光流法,减少优化的迭代次数,在特征点匹配完成后加入RANSAC算法去除误匹配的特征点,提高特征点的匹配准确率。在后端通过三角测量的方法,得到像素的深度信息,将2D-2D位姿求解问题转化成3D-2D(pnp)位姿求解问题。根据视觉惯导紧耦合的原理,通过融合视觉残差和IMU残差构建整个定位系统的残差函数,并使用基于非线性优化的滑动窗口BA算法不断迭代优化残差函数,获取精确的移动机器人位姿估计。将改进后的算法在4个数据集下与ORB-SLAM3算法以及VINSMono算法进行了充分的对比实验。研究表明:(1)相比于ORB-SLAM3算法以及VINS-Mono算法,提出定位系统的运动轨迹和真值轨迹最接近;(2)提出定位系统的APE各项指标均优于ORB-SLAM3算法以及VINS-Mono算法;(3)提出定位系统均方根误差为0.049 m(4次实验平均值),相较于ORBSLAM3均方根误差降低了31.1%(四次实验平均值)。 展开更多
关键词 单目视觉 惯性导航 移动机器人 视觉SLAM(即时定位与地图构建)定位 LK光流法
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基于光流法预处理和StrongSORT的水稻稻穗追踪计数及穗长提取
4
作者 黄成龙 石宇璇 +2 位作者 王子瑞 苏其贺 杨万能 《农业工程学报》 北大核心 2025年第11期146-155,共10页
为改进传统人工水稻产量检测方法存在接触损伤、主观低效和重复性差等问题,该研究提出了一种基于光流法预处理和StrongSORT的水稻稻穗追踪计数及穗长提取方法。首先,设计试验获取水稻旋转视频数据集,其次,利用Gunnar Farneback光流算法... 为改进传统人工水稻产量检测方法存在接触损伤、主观低效和重复性差等问题,该研究提出了一种基于光流法预处理和StrongSORT的水稻稻穗追踪计数及穗长提取方法。首先,设计试验获取水稻旋转视频数据集,其次,利用Gunnar Farneback光流算法对视频进行预处理以减小遮挡影响,利用卷积模块注意力机制改进YOLOv8-seg网络并对稻穗进行目标检测与分割;最后,基于StrongSORT算法实现稻穗多目标追踪计数,建立运动先验模型增加稻穗目标追踪的匹配次数,改善ID(identity document)跳变问题,同时通过Zhang-Suen骨架提取算法获取稻穗长度。结果表明,在目标检测上,改进的YOLOv8-seg模型平均精度均值为81.1%,相较于原始YOLOv8-seg模型提高了8.7个百分点;经过光流法预处理后的模型平均精度均值为95.0%,与未经过光流法预处理的模型相比提高了13.9个百分点;在稻穗多目标追踪上,光流法预处理+改进的YOLOv8-seg+StrongSORT模型的多目标追踪准确度为85.58%,高阶跟踪精度为64.06%,与YOLOv8-seg+StrongSORT相比,分别提升了11.83和9.53个百分点,ID跳变由891降低至275,降低了69.2%;在计数上,光流法预处理+改进的YOLOv8-seg+StrongSORT模型计数结果与真实值相比,回归性分析模型的决定系数R^(2)为0.9696,平均绝对百分比误差为2.15%,均方根误差为1.87;在穗长提取上,光流法预处理+改进的YOLOv8-seg+StrongSORT模型提取结果与真实值相比,回归性分析模型的决定系数R^(2)为0.9408,平均绝对百分比误差为4.07%,均方根误差为0.47。本研究可以降低各个重叠稻穗间的干扰,提高检测准确度和多目标追踪精度,减少了大部分ID跳变问题,为稻穗追踪计数和长度测量提供了一种新的技术途径。 展开更多
关键词 水稻 目标追踪计数 光流法 StrongSORT 稻穗长度
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人工智能算法在滑坡监测与预测技术中的研究与应用
5
作者 程刚 吴勇飞 +1 位作者 曹德胜 吴亚熹 《地质科技通报》 北大核心 2025年第5期302-316,共15页
为减轻滑坡灾害风险,进一步保障区域可持续发展,开展有效的滑坡监测与预测研究具有重要的现实意义。通过研究滑坡监测与预测中的关键技术与方法,分析各类算法在滑坡监测与预测场景中的效率和精度,不断提升滑坡灾害防治水平。在特征提取... 为减轻滑坡灾害风险,进一步保障区域可持续发展,开展有效的滑坡监测与预测研究具有重要的现实意义。通过研究滑坡监测与预测中的关键技术与方法,分析各类算法在滑坡监测与预测场景中的效率和精度,不断提升滑坡灾害防治水平。在特征提取技术方面,对比分析了尺度不变特征变换(SIFT)、加速鲁棒特征(SURF)和自适应尺度不变特征变换(ASIFT)3种基于图像特征匹配算法的性能,其中ASIFT在匹配数量、精确率和召回率方面具有显著优势,尤其适用于准确性要求较高的复杂环境场景;在光流分析技术方面,探讨了基于Lucas-Kanade稀疏光流法和Horn-Schunck稠密光流法的应用效果,其中Lucas-Kanade稀疏光流法计算效率高,适合实时应用场景,但存在遗漏重要运动信息风险,Horn-Schunck稠密光流法能够提供全面的光流场信息,适用于环境复杂场景,但存在计算复杂度较高的不足,因而难以用于实时处理;在滑坡易发性预测方面,详细介绍了支持向量机(SVM)、决策树(DT)和随机森林(RF)等经典机器学习方法在滑坡预测中的应用优缺点,并重点研究了基于粒子群优化支持向量机(PSO-SVM)的模型性能,该模型通过优化超参数,显著提高了模型的分类准确度、泛化能力和预测精度。此外,通过引入Faster R-CNN模型,利用其先进的卷积神经网络架构,实现了复杂场景下滑坡事件的自动识别与分类,进一步提升了滑坡监测预警的效率和准确率。研究表明,ASIFT局部特征提取的精确率为0.84,Lucas-Kanade稀疏光流法的跟踪误差为0.12,PSO-SVM模型的均方根误差为0.52,Faster R-CNN模型在滑坡图像自动识别与分类方面的置信度可达0.98,综合性能较其他算法显著提升。综上所述,通过引入人工智能算法,结合多学科技术手段,全方面提升了滑坡监测与预测技术的效率和精度,研究成果为滑坡地质灾害防治提供了更有力的技术保障。 展开更多
关键词 人工智能算法 滑坡监测与预测 特征匹配 光流法 粒子群优化支持向量机(PSO-SVM)
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面向低延迟视频压缩感知的搜索窗自适应重构 被引量:1
6
作者 孙仁慧 刘浩 +1 位作者 邓开连 燕帅 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第7期2374-2383,共10页
面向分布式视频压缩感知,帧间多假设预测能够降低编码端的运算量、提高解码端非关键帧的恢复质量,因此,近年来出现了很多与其相关的优化算法。然而在现有算法中,假设集的搜索窗口是大小经验固定的正方形区域。为进一步提高假设集质量、... 面向分布式视频压缩感知,帧间多假设预测能够降低编码端的运算量、提高解码端非关键帧的恢复质量,因此,近年来出现了很多与其相关的优化算法。然而在现有算法中,假设集的搜索窗口是大小经验固定的正方形区域。为进一步提高假设集质量、降低解码端时延,提出一种搜索窗口位置和大小自适应变化的重构算法。所提算法根据光流法快速确定相邻非关键帧之间的运动向量;联合该运动向量和前向相邻非关键帧与关键帧之间的运动信息,在关键帧中确定搜索窗口的中心块位置;由当前重构块与搜索窗口中心块的相对位置关系自适应地确定一个符合运动变化的矩形搜索窗口。在低延迟框架下对多个视频序列进行实验分析。实验结果表明:所提算法能够有效提高非关键帧的恢复质量,并减少运行时间。 展开更多
关键词 自适应 光流法 运动向量 低延迟框架 矩形搜索窗口
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利用计算机视觉进行全路径人行桥振动舒适度评估 被引量:1
7
作者 王翠云 杜永峰 朱前坤 《振动工程学报》 北大核心 2025年第1期204-213,共10页
针对当前结构振动舒适度评估方法和标准只考虑结构响应而忽略结构主要使用者(人)的感受,或仅以结构的振动响应代替行人的实际感受来进行振动舒适度评估,以及传统采集方法不能同时实现结构和人的数据采集的现状,建立一种基于计算机视觉... 针对当前结构振动舒适度评估方法和标准只考虑结构响应而忽略结构主要使用者(人)的感受,或仅以结构的振动响应代替行人的实际感受来进行振动舒适度评估,以及传统采集方法不能同时实现结构和人的数据采集的现状,建立一种基于计算机视觉的激励‐传播‐感知全路径人行桥振动舒适度评估方法。方法采用计算机视觉技术获取行人激励下人行桥和行人的运动视频,利用分段光流法和MMTracking算法获取二者的振动响应,通过提取和转换获取相应的行人加速度,进而以加速度均方根值对人行桥振动舒适度进行评估。为验证方法的可行性和准确性,在实验室人行桥模型上进行相关试验。结果表明,基于计算机视觉的方法能够同时实现行人和人行桥响应的非接触测量,并具有较高的精度,而全路径人行桥振动舒适度评估方法比常规只将结构振动响应作为或代替行人实时响应来进行振动舒适度评估更加合理。 展开更多
关键词 振动舒适度评估 人行桥 计算机视觉 全路径 分段光流法 MMTracking
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结合目标检测和特征点关联的动态视觉SLAM算法 被引量:2
8
作者 文诗佳 金世俊 《计算机应用》 北大核心 2025年第2期610-615,共6页
针对动态物体严重干扰同时定位与建图(SLAM)系统正常运行的问题,提出一种基于目标检测和特征点关联的动态视觉SLAM算法。首先,利用YOLOv5目标检测网络得到环境中潜在动态物体的信息,并基于简易目标跟踪对图像漏检进行补偿;其次,为解决... 针对动态物体严重干扰同时定位与建图(SLAM)系统正常运行的问题,提出一种基于目标检测和特征点关联的动态视觉SLAM算法。首先,利用YOLOv5目标检测网络得到环境中潜在动态物体的信息,并基于简易目标跟踪对图像漏检进行补偿;其次,为解决单一特征点的几何约束方法易出现误判的问题,依据图像的位置信息和光流信息建立特征点关联,再结合极线约束判断关系网的动态性;再次,结合两种方法剔除图像中的动态特征点,并用剩余的静态特征点加权估计位姿;最后,对静态环境建立稠密点云地图。在TUM(Technical University of Munich)公开数据集上的对比和消融实验的结果表明,与ORB-SLAM2和DS-SLAM(Dynamic Semantic SLAM)相比,所提算法在高动态场景下的绝对轨迹误差(ATE)中的均方根误差(RMSE)分别至少降低了95.22%和5.61%。可见,所提算法在保证实时性的同时提高了准确性和鲁棒性。 展开更多
关键词 动态环境 目标检测 同时定位与建图 稠密点云地图 光流法
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基于Farneback光流法和U-Net网络的雷达短临降雨预报研究
9
作者 张淞淋 柴志勇 李建柱 《水文》 北大核心 2025年第3期1-8,16,共9页
雷达观测的降雨数据相比雨量站观测的降雨数据更能反映降雨的时空分布,对研究流域的产汇流机理、延长洪水预报预见期有重要意义。为研究雷达在流域短临降雨预报的潜力,基于柳林实验流域雷达回波图像数据集,采用Farneback光流法和U-Net... 雷达观测的降雨数据相比雨量站观测的降雨数据更能反映降雨的时空分布,对研究流域的产汇流机理、延长洪水预报预见期有重要意义。为研究雷达在流域短临降雨预报的潜力,基于柳林实验流域雷达回波图像数据集,采用Farneback光流法和U-Net网络模型对雷达回波图像进行不同时间的外推,并基于动态Z-R关系对降雨进行定量估计,将短临降雨预报结果与雨量站实测数据进行对比分析。结果表明:在30 min预见期下,Farneback光流法的预报效果更好,POD达到0.933;而1 h和2 h预见期下,U-Net网络预报效果更佳,POD分别为0.956和0.948。Farneback光流法随着预见期延长,预报效果显著下降,U-Net网络预报效果与预见期关系不密切。 展开更多
关键词 短临降雨预报 雷达回波外推 Farneback光流法 U-Net网络 动态Z-R关系
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融合LK光流改进的ORB-SLAM2算法研究
10
作者 杨秋宸 王霄 徐凌桦 《现代电子技术》 北大核心 2025年第22期8-14,共7页
为解决传统ORB-SLAM2算法定位实时性差、精度不足以及无法稠密建图的问题,提出一种融合LK光流法的改进ORB-SLAM2算法。该算法基于ORB-SLAM2的架构进行改进。首先,基于帧判别准则,加入LK光流法实现帧间加速跟踪,提高定位实时性;其次,计... 为解决传统ORB-SLAM2算法定位实时性差、精度不足以及无法稠密建图的问题,提出一种融合LK光流法的改进ORB-SLAM2算法。该算法基于ORB-SLAM2的架构进行改进。首先,基于帧判别准则,加入LK光流法实现帧间加速跟踪,提高定位实时性;其次,计算图像帧特征点的RGB光度值与彩色地图点云的光度值之间的误差,并将其作为约束条件,进一步优化位姿;最后,构建出精确的稠密点云地图。在TUM数据集上进行验证,并在真实场景下进行建图实验。结果表明:所提算法的每帧图像平均处理时间比ORB-SLAM2和ORB-SLAM3分别减少了64.99%、64.75%;定位精度的标准误差比ORB-SLAM2和ORB-SLAM3分别减少了31.69%、29.60%,有效提高了实时性和精度,且构建的稠密点云地图对于移动机器人的导航具有较高价值。 展开更多
关键词 改进ORB-SLAM2 LK光流法 特征点提取 帧间加速 光度误差 稠密点云
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基于光照不变特征提取和动态特征祛除的视觉SLAM算法
11
作者 柯学良 肖玮 +2 位作者 曲乃铸 何智杰 黄睿 《测绘通报》 北大核心 2025年第9期105-111,共7页
针对环境物体运动和光照变化导致视觉SLAM算法定位精度不高的问题,本文提出了一种适合动态变光环境的高精度视觉SLAM算法。该算法基于VINS Mono架构,首先,进行光照不变特征提取,即通过构造的ResNet网络,对输入图像进行特征提取,得到初... 针对环境物体运动和光照变化导致视觉SLAM算法定位精度不高的问题,本文提出了一种适合动态变光环境的高精度视觉SLAM算法。该算法基于VINS Mono架构,首先,进行光照不变特征提取,即通过构造的ResNet网络,对输入图像进行特征提取,得到初始特征点坐标和光照不变特征图,随后利用光流法在光照不变特征图上对初始特征点进行光流估计,降低光照变化对特征跟踪的影响。然后,进行动态特征祛除,通过YOLOv8网络的像素级语义分割,将输入图像中的动态物体标记为掩膜,随后利用对极几何约束祛除掩膜范围内的动态特征,得到可稳定追踪的静态特征点,降低动态特征对算法定位精度的影响。最后,基于EuRoC、VIODE、Market数据集,将本文算法与VINS Mono算法进行对比试验,结果表明,本文算法的绝对轨迹误差在3组数据集上平均提升了55.09%,变光动态环境下得到了较好的定位精度。 展开更多
关键词 动态特征祛除 光照不变特征提取 光流法 VINS Mono
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动态场景下基于稀疏光流的语义视觉SLAM算法
12
作者 侯余鑫 介婧 +2 位作者 侯北平 郑慧 于爱华 《电子测量技术》 北大核心 2025年第16期60-69,共10页
针对复杂动态场景中视觉SLAM因动态干扰而导致的特征点匹配精度下降及地图构建误差增大等问题,提出一种结合语义分割与稀疏光流的动态视觉SLAM算法。首先,引入自适应阈值策略,有效提升算法在复杂环境中获取特征点的能力;其次,将DY-Conv... 针对复杂动态场景中视觉SLAM因动态干扰而导致的特征点匹配精度下降及地图构建误差增大等问题,提出一种结合语义分割与稀疏光流的动态视觉SLAM算法。首先,引入自适应阈值策略,有效提升算法在复杂环境中获取特征点的能力;其次,将DY-Conv模块嵌入U-Net语义分割网络中,并结合LK稀疏光流场,实现对动态物体的精准检测与分割,有效提高视觉SLAM在动态场景中的特征匹配精度和鲁棒性;最后,基于TUM数据集和实际场景进行算法有效性验证。实验结果表明,改进U-Net算法的平均分割精度由原算法的92.1%提高到94.5%,而本文所提出的语义视觉SLAM算法相比于ORB-SALM3,图像处理速度提升60.13%,并且在三组高动态序列公开数据集上的位姿估计精度分别提升43.75%、77.33%和64.00%;另外基于TUM数据集和实际场景所生成的稠密三维点云地图,进一步表明本文算法可有效抑制动态因素的干扰,从而提升地图构建的准确性。 展开更多
关键词 复杂动态环境 动态阈值 稀疏光流法 语义分割 视觉SLAM
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基于目标检测和光流法的动态SLAM算法
13
作者 余夏怡 郑恩辉 孙海迪 《现代电子技术》 北大核心 2025年第17期48-54,共7页
针对动态物体影响同时定位与地图构建(SLAM)系统估计相机位姿精度的问题,提出一种基于目标检测和光流法的动态SLAM系统,在ORB-SLAM2框架中加入动态物体检测线程和地图构建线程。首先,利用PWC-Net光流网络得到场景光流信息,并利用YOLOv5... 针对动态物体影响同时定位与地图构建(SLAM)系统估计相机位姿精度的问题,提出一种基于目标检测和光流法的动态SLAM系统,在ORB-SLAM2框架中加入动态物体检测线程和地图构建线程。首先,利用PWC-Net光流网络得到场景光流信息,并利用YOLOv5s目标检测网络得到环境中潜在动态区域,将两者相结合得到场景动态区域;其次,为防止目标检测网络出现漏检的问题,利用光流信息进行速度约束,对动态特征点进行二次剔除;最后,完成剔除动态目标后的相机位姿估计及八叉树地图构建。使用EVO工具在TUM RGB-D公开数据集上对系统进行评估,实验数据表明,相对于ORBSLAM2、Dynamic-VINS、DS-SLAM系统,文中所提系统在高动态环境下的相机位姿估计精度上升,说明该改进能够有效地提升动态环境下SLAM系统的性能。 展开更多
关键词 目标检测 视觉SLAM 光流法 动态环境 八叉树地图 ORB特征点
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单目点线融合的室内无人机视觉惯性定位算法
14
作者 秦忠刚 徐子阳 周立 《电光与控制》 北大核心 2025年第10期20-26,共7页
针对基于特征点的视觉SLAM系统在室内弱光、弱纹理环境下特征提取效果不佳带来的定位准确度降低的挑战,提出了一种基于ORB-SLAM3框架优化的、融合点特征与线特征的单目视觉惯性紧耦合定位算法。使用非极大值抑制法和自适应阈值法改进OR... 针对基于特征点的视觉SLAM系统在室内弱光、弱纹理环境下特征提取效果不佳带来的定位准确度降低的挑战,提出了一种基于ORB-SLAM3框架优化的、融合点特征与线特征的单目视觉惯性紧耦合定位算法。使用非极大值抑制法和自适应阈值法改进ORB特征提取算法,同时使用基于金字塔的LK光流法和RANSAC算法提高算法的实时性和特征匹配的准确率;加入了改进的LSD线特征提取算法,并使用LBD描述符和KNN算法分别进行描述和匹配来增强图像相邻帧的关联性,将线特征信息整合到位姿估计中以提高算法位姿估计的精度。数据集仿真和实际场景下的实验结果表明:提出的定位算法在室内弱纹理环境中具有良好的定位精度和鲁棒性,实际室内环境下定位算法的均方根误差仅为0.049 3 m。 展开更多
关键词 无人机 室内定位 单目视觉惯导融合 点线特征 LK光流法
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基于计算机视觉的机器人轨迹精度评估系统的设计与实现
15
作者 何亚凡 陈启愉 +3 位作者 方晟堃 李平 邓志文 张家业 《现代电子技术》 北大核心 2025年第16期172-176,共5页
针对目前传统机器人精度评估方法存在的局限性,提出一种基于计算机视觉的机器人轨迹精度评估系统来检测机器人轨迹精度的可行性。首先使用改进的SURF算法对视频中的重叠区域进行特征检测,特征提取的时间减少了55.6%;再使用RANSAC算法对... 针对目前传统机器人精度评估方法存在的局限性,提出一种基于计算机视觉的机器人轨迹精度评估系统来检测机器人轨迹精度的可行性。首先使用改进的SURF算法对视频中的重叠区域进行特征检测,特征提取的时间减少了55.6%;再使用RANSAC算法对ROI重叠区域内可能存在的误匹配点进行剔除,以实现更精确的匹配效果;其次,提出一种具有固定宽度的加权融合算法,不仅能够有效消除拼接缝,还可以适用于某些实时性要求高的大场景;最后,利用单应性矩阵作为补偿参数,将拼接得到的实景地图与机器人在SLAM中创建的栅格地图进行匹配与校准。分析并评估实景地图中的实际运动轨迹与栅格地图中的规划运行轨迹之间的精度误差值,其中在x和y方向上的平均绝对误差分别约为4.6%、4%,由此验证了所提方法能够有效地评估机器人运行的轨迹精度。 展开更多
关键词 计算机视觉 视频拼接 轨迹精度 改进SURF算法 RANSAC算法 图像融合 光流法 移动机器人
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融合改进ORB特征点与LK-金字塔光流法的位移测量方法及工程应用
16
作者 刘小林 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第8期1459-1468,共10页
为解决光流法在工程现场应用中易受光照变化干扰导致特征点检测失准、匹配偏差及跟踪成功率低的难题,以提升结构位移识别精度为目标,提出融合改进ORB特征点与LK-金字塔光流算法的结构位移测量方法。该方法包含2层模块:首先,在特征检测层... 为解决光流法在工程现场应用中易受光照变化干扰导致特征点检测失准、匹配偏差及跟踪成功率低的难题,以提升结构位移识别精度为目标,提出融合改进ORB特征点与LK-金字塔光流算法的结构位移测量方法。该方法包含2层模块:首先,在特征检测层,构建FAST特征点自适应阈值模型,通过动态调整阈值解决固定阈值易引发的特征点误检与误配问题;结合Hessian矩阵边缘响应值分析实现边缘伪特征点的精准剔除,并引入改进型非极大值抑制算法对特征点进行空间均匀化筛选,提升特征点集的稳定性与空间分布合理性。其次,在位移解算层,依托优化后的特征点集,设计多尺度分层金字塔光流追踪架构,采用由粗到精的迭代计算策略逐层优化运动矢量,有效克服大尺度位移工况下的追踪失效问题。研究结果表明:1)该方法在复杂光照下的特征点匹配正确率达到76.0%,较SURF、SIFT和传统ORB等算法的正确率和计算效率均有提升;2)位移结果误差小于4%,且在保持与DIC算法精度相当的情况下,效率更高;3)盾构井施工过程的现场实测结果表明,该方法与人工测量的结果较为吻合,两者位移差异在±1.5 mm以内,结果可靠。 展开更多
关键词 光流法 位移监测 ORB特征点 LK-金字塔 盾构井
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面向矿井环境的激光雷达-惯性-视觉紧耦合SLAM算法
17
作者 卢艳军 吕宛桐 张晓东 《工矿自动化》 北大核心 2025年第9期142-149,166,共9页
矿井环境中非结构化地形、光照条件差及特征重复等条件导致单一传感器的同时定位与地图构建(SLAM)精度不足,多传感器数据紧耦合融合可在一定程度上提升精度,但仍存在计算量大、光照突变适应性差等问题。针对上述问题,以快速紧耦合稀疏... 矿井环境中非结构化地形、光照条件差及特征重复等条件导致单一传感器的同时定位与地图构建(SLAM)精度不足,多传感器数据紧耦合融合可在一定程度上提升精度,但仍存在计算量大、光照突变适应性差等问题。针对上述问题,以快速紧耦合稀疏直接激光雷达-惯性-视觉里程计(FAST-LIVO)算法为基础进行改进,提出一种面向矿井环境的激光雷达-惯性-视觉紧耦合SLAM算法。在多传感器数据紧耦合融合部分,采用LK(Lucas-Kanade)光流法代替原有稀疏直接法,利用光流法追踪稳定特征点并构建视觉重投影误差,同时利用随机样本一致(RANSAC)算法剔除离群点以保留高质量视觉约束;结合惯性测量单元(IMU)先验估计与激光雷达点到平面残差,通过迭代误差状态卡尔曼滤波器实现多传感器数据紧耦合融合,输出高精度位姿。在地图构建部分,采用增量式k-d树(ikd-Tree)动态管理点云以构建激光雷达局部地图;通过网格筛选与Shi-Tomas得分计算提取视觉特征点,并采用数组管理实时移除视场外特征点以构建视觉局部地图;通过将激光雷达点云投影至对应图像提取RGB颜色信息生成彩色点云帧,再依据优化位姿拼接彩色点云帧以构建彩色点云地图。基于Gazebo仿真平台的测试结果表明,相比FAST-LIVO算法,所提算法的绝对轨迹误差(ATE)和相对位姿误差(RPE)均降低了20%以上,且巷道侧壁、内部料堆轮廓、地面等特征更清晰。在公开数据集M2DGR上的测试结果表明,所提算法的定位精度较LEGO-LOAM,FAST-LIO及FAST-LIVO算法有所提升,且在转弯处无明显漂移,轨迹稳定性更优,且所提算法处理数据的平均时间缩短。在长走廊模拟环境的测试结果表明,所提算法对空间结构的还原更清晰,线条、轮廓等细节更精准,噪点抑制效果更佳,能更准确地反映真实环境布局。 展开更多
关键词 机器人定位 同时定位与地图构建 SLAM 激光雷达-惯性-视觉 多传感器数据紧耦合融合 光流法 卡尔曼滤波
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基于视觉与加速度测量的结构动态位移融合估计 被引量:3
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作者 熊春宝 孙长保 牛彦波 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期891-901,共11页
结构动态位移测量与精准估计对于结构安全运营和性态评估具有重要意义.基于计算机视觉的位移监测方法具有精度高、非接触式、成本低、设备安装简便等优点,在实际复杂工程环境中,设备难以架设,视觉测量方法较传统接触式位移监测方法具有... 结构动态位移测量与精准估计对于结构安全运营和性态评估具有重要意义.基于计算机视觉的位移监测方法具有精度高、非接触式、成本低、设备安装简便等优点,在实际复杂工程环境中,设备难以架设,视觉测量方法较传统接触式位移监测方法具有明显的优势.图像分辨率和拍摄帧率等因素在一定程度上限制了视觉方法的使用.针对视觉位移测量技术高频振动识别精度低的问题,提出了一种基于视觉与加速度测量的结构动态位移重构方法,通过融合视觉低频与加速度高频振动响应信号,实现结构动态位移精准识别.首先,利用光流法从结构振动视频数据中提取结构位移响应,引入前后向误差与离群值过滤机制,提升特征点追踪精度,避免漂移问题.然后,利用逐次变分模态分解方法分别从视觉位移与加速度二次积分得到的位移信号中提取相应的本征模态函数(intrinsic mode function,IMF)分量.最后,基于互相关函数筛选机制,确定融合模态分量,融合基于视觉测量的低阶IMF与基于加速度测量的高阶IMF,重构结构位移响应.通过一个钢筋混凝土框架结构振动台试验,对提出的位移融合估计方法进行了试验验证.结果表明:与单一视觉测量方法相比,所提出的方法能够更为准确地估计结构动态位移,并且通过引入加速度测量中的动态位移分量,融合后的位移比基于视觉测量的结果具有更宽的频率范围. 展开更多
关键词 数据融合 计算机视觉 光流法 逐次变分模态分解 互相关函数
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基于双目深度筛选的ORB-SLAM3算法 被引量:2
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作者 符强 腾先云 +2 位作者 纪元法 任风华 孔健明 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2024年第1期77-82,共6页
针对ORB-SLAM3算法中特征点存在易丢失、精度低,进而导致双目在复杂场景下运动轨迹误差大的问题,本文设计了一种改进的ORB-SLAM3算法。首先,在ORB特征匹配算法中引入自适应角点检测技术,增加特征点的采集数量,并采用光流法跟踪图像特征... 针对ORB-SLAM3算法中特征点存在易丢失、精度低,进而导致双目在复杂场景下运动轨迹误差大的问题,本文设计了一种改进的ORB-SLAM3算法。首先,在ORB特征匹配算法中引入自适应角点检测技术,增加特征点的采集数量,并采用光流法跟踪图像特征,提高关键帧的创建成功率;其次,以特征点为中心,作区域搜索,提高实时性;然后,采用双向左右一致性检验筛选最优视差,应用Prosac算法去除误匹配点对;最后,结合深度信息对关键帧进行筛选,提高关键帧的质量,优化相机位姿。采用KITTI和EuRoc数据集进行了试验,验证了改进算法在绝对轨迹误差上具有良好的优化效果。 展开更多
关键词 双目视觉 ORB-SLAM3 光流法 Prosac算法
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基于无人机航拍视频的运动目标检测与跟踪 被引量:3
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作者 钱奕舟 王在俊 +1 位作者 高耀文 王雪 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2024年第11期47-54,共8页
针对无人机视角下拍摄物体尺寸小、外观模糊,以及无人机平台自身存在运动等问题,基于无人机航拍视频的运动目标检测与跟踪仍具有很大的挑战性。提出了基于改进LK光流法的运动目标检测与跟踪算法,利用卡尔曼滤波算法进行目标跟踪;针对传... 针对无人机视角下拍摄物体尺寸小、外观模糊,以及无人机平台自身存在运动等问题,基于无人机航拍视频的运动目标检测与跟踪仍具有很大的挑战性。提出了基于改进LK光流法的运动目标检测与跟踪算法,利用卡尔曼滤波算法进行目标跟踪;针对传统LK光流法在动态环境下效果不佳的问题,引入语义分割线程筛选动态点和静态点,通过筛选后的静态点求解单应矩阵完成无人机的运动补偿、计算动态点的光流值获得光流点以降低误匹配率,最后通过聚类算法和形态学运算得到完整的运动目标;将所提的重识别模块引入卡尔曼滤波算法实现目标跟踪。实验结果验证了所设计的运动目标检测与跟踪算法在无人机视角下能够实时、准确地提取出运动目标,并持续稳定地跟踪目标。 展开更多
关键词 无人机 LK光流法 运动补偿 运动目标检测 目标跟踪
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