机器视觉辅助的无人机空中加油相对导航

《机器视觉及其应用》习题

第一章机器视觉系统构成与关键技术 1、机器视觉系统一般由哪几部分组成？机器视觉系统应用的核心目标是什么？主要的分 成几部分实现？ 用机器来延伸或代替人眼对事物做测量、定位和判断的装置。组成：光源、场景、摄像机、图像卡、计算机。用机器来延伸或代替人眼对事物做测量、定位和判断。三部分：图像的获取、图像的处理和分析、输出或显示。 2、图像是什么？有那些方法可以得到图像？ 图像是人对视觉感知的物质再现。光学设备获取或人为创作。 3、采样和量化是什么含义？ 数字化坐标值称为取样，数字化幅度值称为量化。采样指空间上或时域上连续的图像（模拟图像）变换成离散采样点（像素）集合的操作；量化指把采样后所得的各像素的灰度值从模拟量到离散量的转换。采样和量化实现了图像的数字化。 4、图像的灰度变换是什么含义？请阐述图像反色算法原理？ 灰度变换指根据某种目标条件按照一定变换关系逐点改变原图像中每一个像素灰度值，从而改善画质，使图像的显示效果更加清晰的方法。对于彩色图像的R、G、B各彩色分量取反。 第二章数字图像处理技术基础 1、对人类而言，颜色是什么？一幅彩色图像使用RGB色彩空间是如何定义的？24位真彩 色，有多少种颜色？ 对人类而言，在人类的可见光范围内，人眼对不同波长或频率的光的主观感知称为颜色。 一幅图像的每个像素点由24位编码的RGB 值表示：使用三个8位无符号整数（0 到255）表示红色、绿色和蓝色的强度。256*256*256=16,777,216种颜色。 2、红、绿、蓝三种颜色为互补色，光照在物体上，物体只反射与本身颜色相同的色光而吸 收互补色的光。一束白光照到绿色物体上，人类看到绿色是因为？ 该物体吸收了其他颜色的可见光，而主要反射绿光，所以看到绿色。 3、成像系统的动态范围是什么含义？ 动态范围最早是信号系统的概念，一个信号系统的动态范围被定义成最大不失真电平和噪声电平的差。而在实际用途中，多用对数和比值来表示一个信号系统的动态范围，比如在音频工程中，一个放大器的动态范围可以表示为： D = lg（Power_max / Power_min）×20； 对于一个底片扫描仪，动态范围是扫描仪能记录原稿的灰度调范围。即原稿最暗点的密度（Dmax）和最亮处密度值(Dmin)的差值。 我们已经知道对于一个胶片的密度公式为D = lg（Io/I）。那么假设有一张胶片，扫描仪向其投射了1000单位的光，最后在共有96%的光通过胶片的明亮（银盐较薄）部分，而在胶片的较厚的部分只通过了大约4%的光。那么前者的密度为： Dmin=lg（1000/960）= 0.02； 后者的密度为： Dmax=lg（1000/40）= 1.40 那么我们说动态范围为：D=Dmax-Dmin=1.40-0.02=1.38。

机器视觉在自动化生产中的应用

机器视觉在自动化生产中的应用 如今，自动化技术在我国发展迅猛，人们对于机器视觉的认识更加深刻，对于它的看法也发生了很大的转变。机器视觉系统提高了生产的自动化程度，让不适合人工作业的危险工作环境变成了可能，让大批量、持续生产变成了现实，大大提高了生产效率和产品精度。快速获取信息并自动处理的性能，也同时为工业生产的信息集成提供了方便。随着机器视觉技术成熟与发展，我们不难发现其应用范围越加的广泛，根据这些领域，我们大致可以概括出机器视觉的五大典型应用，这五大典型应用也基本可以概括出机器视觉技术在工业生产中能够起到的作用。 一、图像识别应用 图像识别，是利用机器视觉对图像进行处理、分析和理解，以识别各种不同模式的目标和对象。图像识别在机器视觉工业领域中最典型的应用就是二维码的识别了，二维码就是我们平时常见的条形码中最为普遍的一种。将大量的数据信息存储在这小小的二维码中，通过条码对产品进行跟踪管理。通过机器视觉系统，可以方便的对各种材质表面的条码进行识别读取，大大提高了现代化生产的效率。 二、图像检测应用 检测是机器视觉工业领域最主要的应用之一，几乎所有产品都需要检测，而人工检测存在着较多的弊端，人工检测准确性低，长时间工作的话，准确性更是无法保证，而且检测速度慢，容易影响整个生产过程的效率。因此，机器视觉在图像检测的应用方面也非常的广泛，例如：硬币边缘字符的检测。2000年10月新发行的第五套人民币中，壹圆硬币的侧边增强了防伪功能，鉴于生产过程的严格控制要求，在造币的最后一道工序上安装了视觉检测系统。另外，其还可应用于印刷过程中的套色定位以及较色检查、包装过程中的饮料瓶盖的印刷质量检查，产品包装上的条码和字符识别，玻璃瓶的缺陷检测等。其中，机器视觉系统对玻璃瓶的缺陷检测，也包括了药用玻璃瓶范畴，也就是说机器视觉也涉及到了医药领域，其主要检测包括尺寸检测、瓶身外观缺陷检测、瓶肩部缺陷检测、瓶口检测等。 三、视觉定位应用 视觉定位要求机器视觉系统能够快速准确的找到被测零件并确认其位置。在半导体封装领域，设备需要根据机器视觉取得的芯片位置信息调整拾取头，准确拾取芯片并进行绑定，这就是视觉定位在机器视觉工业领域最基本的应用。 四、物体测量应用 机器视觉工业应用最大的特点就是其非接触测量技术，同样具有高精度和高速度的性能，但非接触无磨损，消除了接触测量可能造成的二次损伤隐患。常见的测量应用包括，齿轮，接插件，汽车零部件，IC元件管脚，麻花钻，罗定螺纹检测等。 五、物体分拣应用 实际上，物体分拣应用是建立在识别、检测之后一个环节，通过机器视觉系统将图像进行处理，实现分拣。在机器视觉工业应用中常用于食品分拣、零件表面瑕疵自动分拣、棉花纤维分拣等。

机器视觉光源的照明方式例举

机器视觉光源的照明方式例举 我们知道，在机器视觉检测系统中，好的打光方式可以让我们更准确地捕捉物体特征，提高物体与背景的对比度。那么本章，维视图像为您分享一下机器视觉光源的照明方式及应用特点。 角度照明 特点及应用：在一定工作距离下，光束集中、亮度高、均匀性好、照射面积相对较小。常用于液晶校正、塑胶容器检查、工件螺孔定位、标签检查、管脚检查、集成电路印字检查等。适用光源：30、45、60、75等角度环光。 垂直照明

特点及应用：照射面积大、光照均匀性好、适用于较大面积照明。可用于基底和线路板定位、晶片部件检查等。 适用光源：0角度环光、条型光源、面光源。 低角度照明 特点及应用：对表面凹凸表现力强。适用于晶片或玻璃基片上的伤痕检查。 适用光源：90度环光。

背光照明 特点及应用：发光面是一个漫射面，均匀性好。可用于镜面反射材料，如晶片或玻璃基底上的伤痕检测；LCD检测；微小电子元件尺寸、形状，靶标测试。 适用光源：背光源、平行背光源。 多角度照明 特点及应用：RGB三种不同颜色不同角度光照，可以实现焊点的三维信息的提取。适用于组装机板的焊锡部份、球形或半圆形物体、其它奇怪形状物体、接脚头。

适用光源：AOI光源。 碗状光照明 特点及应用：360度底部发光，通过碗状内壁发射，形成球形均匀光照。用于检测曲面的金属表面文字和缺陷。 适用光源：球积分光源，通常也叫圆顶光、漫反射光源。 同轴光照明

特点及应用：类似于平行光的应用，光源前面带漫反射板，形成二次光源，光线主要趋于平行。用于半导体、PCB板、以及金属零件的表面成像检测，微小元件的外形、尺寸测量。 适用光源：同轴光源，平行同轴光源。 以上是常用机器视觉光源的照明方式，此外，还有许多其他的照明方式或组合的用法，在此不再一一赘述。如有相关需求和问题，欢迎与维视图像取得联系，我们拥有AFT全系列视觉光源，可为您提供最合适的照明方案。

基于OpenCV的视觉定位四旋翼无人机

第35卷 第4期 福 建 电 脑 Vol. 35 No.4 2019年4月 Journal of Fujian Computer Apr. 2019 ——————————————— 本文得到浙江省大学生科技创新活动计划项目(No.0618026)资助。刘新泽，男，1998年生，主要研究领域为电子信息方向。E-mail: 1145655900@https://www.360docs.net/doc/b616659685.html, 。 刘靖宇，男，1993年生，主要研究领域为电子信息方向。 E-mail: 346875661@https://www.360docs.net/doc/b616659685.html, 。 钮杨洁，女，1998年生，主要研究领域为电气工程及其自动化。 E-mail: 1403390414@https://www.360docs.net/doc/b616659685.html, 。杜智文，男，1995年生，主要研究领域为计算机方向。E-mail: 1009963012@https://www.360docs.net/doc/b616659685.html, 。丁建鑫，男，1996年生，主要研究领域为电子信息方向。 E-mail: 1194173858@https://www.360docs.net/doc/b616659685.html, 。 基于OpenCV 的视觉定位四旋翼无人机 刘新泽 刘靖宇 杜智文 钮杨洁 丁建鑫 (同济大学浙江学院电子与信息工程系 浙江 嘉兴 314051) 摘 要 本论文所制作的无人机由以下两个核心部分组成，其一是以TM4C123G 单片机为飞控的核心部分，其二是以安装有OpenCV 库的树莓派为视觉识别的核心部分。系统通过树莓派（图像处理器）检测周围环境，获得当前飞行器的位置以及偏离目标位置，将位置数据传回飞控芯片，再经过飞控的核心参数计算处理，矫正自身的姿态，或者偏移角度以达到指定目标位置。 关键词 单片机；树莓派；OpenCV ；视觉定位；设计制作 中图法分类号 TP302.1 DOI:10.16707/https://www.360docs.net/doc/b616659685.html,ki.fjpc.2019.04.034 OpenCV-based Visual Positioning Four-Rotor UA V LIU Xinze, LIU Jinyu, DU Zhiwen, NIU Yangjie, DING Jiangxin (Department of Electronic and Information Engineering, Tongji Zhejiang College, Jiaxing, China, 314051) 1 引言 多旋翼无人机已经有一百多年的历史，四旋翼作为小型多旋翼无人机的一种，也已经存在超过二十五年。因其易用性、开放性和安全性，具有广泛的民用和军用价值。OpenCV 是一个基于BSD 许可（开源）发行的跨平台计算机视觉库，拥有超过400个免费的图像处理函数，涉及面广泛，而且其中的算法易理解且能达到很好的效果。从图像处理到模式识别、从静态图像到运动视频、从二维平面到相机的三维标定以及三维的重建都可以利用四旋翼无人机。 目前市面上大部分无人机均是通过接收GPS 信号进行定位，而这种定位方式虽有很多好处，但也存在着很大的弊端。如果在室内或者偏远地区等，GPS 信号弱甚至没有信号的时候，无人机就不能进行准确定位，容易失控，进而发生安全事故。本文所设计的基于OpenCV 的视觉定位四旋翼无人机在于若无人机能自主进行视觉定位，则可有效避免此情况的发生。 2 系统方案设计 该四旋翼的设计框架如图1所示，包括主控芯片TM4C123G 和树莓派（含OpenCV 数据库）、mpu6050 、超声波模块、摄像头。通过硬件设备之间的相互连接，将飞行姿态、高度、水平位置汇总至主控芯片实现矫正自身的姿态，或者偏移角度以达到指定目标位置。 图1 系统设计框架

机器视觉的现状及其应用

河北工业大学 院系：河北工业大学机械工程学院 班级：机研155班 姓名：翟云飞 学号： 201531204037 题目：机器视觉技术及其应用

目录 1.机器视觉的发展现状 2.机器视觉系统组成 2.1机器视觉系统的工作原理 3.机器视觉的应用 3.1基于机器视觉的FPC嵌入式检测系统检测系统 3.2基于机器视觉的柔性制造岛在线零件识别系统 3.3基于机器视觉的PCB光板缺陷检测技术 3.4新兴行业 4.机器视觉发展趋势 5.中国机器视觉产业的发展现状 5.1、随着产业化的发展对机器视觉的需求将呈上升趋势 5.2、统一开放的标准是机器视觉发展的原动力 5.3、基于嵌入式的产品将取代板卡式产品 5.4、标准化、一体化解决方案也将是机器视觉的必经之路 6.参考文献

1.中国机器视觉的发展趋势 近年来，机器视觉已经发展成为光电子的一个应用分支，广泛应用于微电子、PCB生产、自动驾驶、印刷、科学研究和军事等领域。机器视觉在中国的蓬勃发展，使从事机器视觉的公司和人员大量涌现。首先概述了机器视觉技术的基本原理并分析了机器视觉系统的构建；接着论述了机器视觉技术的当前主要应用领域与情况；最后分析了现阶段机器视觉技术存在的问题。 2.机器视觉系统组成及其工作原理 简言之，机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统是指通过机器视觉产品（即图像摄取装置，分CMOS和CCD两种）将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。 从原理上机器视觉系统主要由三部分组成：图像的采集、图像的处理和分析、输出或显示。—个典型的机器视觉系统应该包括光源、光学系统、图像捕捉系统、图像数字化模块、数字图像处理模块、智能判断决策模块和机械控制执行模块，如图1所示。

基于双圆特征的无人机着陆位置姿态视觉测量方法

第26卷　第3期航　空　学　报 Vol 126No 13 　2005年 5月ACTA A ERONAU TICA ET ASTRONAU TICA SIN ICA May 2005 收稿日期:2004205213;修订日期:2004209220 基金项目:国家杰出青年基金(50125518)资助项目 文章编号:100026893(2005)0320344205 基于双圆特征的无人机着陆位置姿态视觉测量方法 张广军,周富强 (北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,北京　100083) Position and Orientation Estimation Method for Landing of U nmanned Aerial V ehicle with Tw o Circle B ased Computer Vision ZHAN G Guang 2jun ,ZHOU Fu 2qiang (School of Instrument Science and Opto 2Electronics Engineering ,Beijing University of Aeronautics and Astronautics ,Beijing 100083,China ) 摘　要:提出了一种无人机自主着陆位置姿态的单目视觉测量方法,建立了机载摄像机的运动和投影模型。设计了新型双圆图案着陆平面靶标,采用双圆的8个公切点,产生21个具有透视投影不变性的特征点,并提出了在复杂背景中全自动双圆特征的图像提取新方法及标记特征点的方案,实验表明,768×576像素大小的图像,特征提取及标记耗时小于9ms 。仿真试验表明,摄像机距离靶标10m 左右,噪声偏差达到1.5像素时,单轴位置RMS 误差小于6cm ,单轴姿态RMS 误差小于0.7°,所提出的算法具有很强的抗噪声能力,能够满足无人机自主着陆位置姿态实时测量的要求。关键词:无人机;位置;姿态;特征点;透视投影中图分类号:TP391 文献标识码:A Abstract :A novel monocular vision method for landing of unmanned aerial vehicle (UAV )to estimate its state relative to a known two 2circle planar target is proposed.The motion and projection model of the camera on 2board of UAV is established.Twenty 2one control points with invariance of perspective projection are generated with eight common tangent points of two coplanar circles onto the designed target.The position and orienta 2tion of the camera can be computed with the world coordinates of twenty 2one control points and the corre 2sponding image coordinates.The feature extraction of two circles and control points labeling in a 768×576pix 2el size image with complex background may be completed within 9ms.Simulation test results show that the proposed vision 2based state estimations are accurate to within 6cm refered to each axis of translation and 0.7degrees refered to each axis of rotation when the distance between the camera and the landing pad is about 10m and the G aussian white noise level is 1.5pixels.The proposed technique is robust to noise and reliable ,and it can meet the demand of the real time measurements of the position and orientation for control of UAV.K ey w ords :unmanned aerial vehicle ;position ;orientation ;feature point ;perspective projection 无人机的进场着陆是无人机航行的最后阶 段,也是整个飞行过程中事关安全的关键阶段。导航控制信号的一部分主要来自于无人机相对于着陆目标的绝对位置和方向信息。因此,在着陆阶段精确地估计无人机的位置和姿态,对控制无人机的自主着陆起着重要作用。无人机的位置姿态估计主要由导航系统完成,现有的(导航方法有:全球定位系统(GPS )、惯性导航系统(INS )、光电导航系统、视觉导航系统以及各种方式的组合导航系统[1～4]。视觉导航是三维视觉技术的一个重要内容,以计算机视觉为理论基础的视觉导航系统,具有大视场、非接触、速度快、信息丰富以 及精度适中等优点,特别适合于估计无人机相对于着陆目标的位置姿态。基于视觉导航的无人机自主着陆流程如图1所示。着陆控制系统根据视觉导航系统获得的导引信息,控制无人机相对于着陆目标的相对运动。作为导航控制环路的控制信号获取传感装置,视觉导航系统能够单独估计无人机的运动状态,也可以作为其他导航系统的 图1　基于视觉的无人机自主着陆流程 Fig 11　UAV vision 2based landing flowchart

无人机导航定位技术简介与分析

无人机导航定位技术简介与分析 无人机导航定位工作主要由组合定位定向导航系统完成，组合导航系统实时闭环输出位置和姿态信息，为飞机提供精确的方向基准和位置坐标，同时实时根据姿态信息对飞机飞行状态进行预测。组合导航系统由激光陀螺捷联惯性导航、卫星定位系统接收机、组合导航计算机、里程计、高度表和基站雷达系统等组成。结合了SAR 图像导航的定位精度、自主性和星敏感器的星光导航系统的姿态测定精度，从而保证了无人飞机的自主飞行。 无人机导航是按照要求的精度，沿着预定的航线在指定的时间内正确地引导无人机至目的地。要使无人机成功完成预定的航行任务，除了起始点和目标的位置之外，还必须知道无人机的实时位置、航行速度、航向等导航参数。目前在无人机上采用的导航技术主要包括惯性导航、卫星导航、多普勒导航、地形辅助导航以及地磁导航等。这些导航技术都有各自的优缺点，因此，在无人机导航中，要根据无人机担负的不同任务来选择合适的导航定位技术至关重要。 一、单一导航技术 1 惯性导航 惯性导航是以牛顿力学定律为基础，依靠安装在载体(飞机、舰船、火箭等)内部的加速度计测量载体在三个轴向运动加速度，经积分运算得出载体的瞬时速度和位置，以及测量载体姿态的一种导航方式。惯性导航系统通常由惯性测量装置、计算机、控制显示器等组成。惯性测量装置包括加速度计和陀螺仪。三自由度陀螺仪用来测量飞行器的三个转动运动;三个加速度计用来测量飞行器的三个平移运动的加速度。 计算机根据测得的加速度信号计算出飞行器的速度和位置数据。控制显示器显示各种导航参数。惯性导航完全依靠机载设备自主完成导航任务，工作时不依赖外界信息，也不向外界辐射能量，不易受到干扰，不受气象条件限制，是一种自主式的导航系统，具有完全自主、抗干扰、隐蔽性好、全天候工作、输出导航信息多、数据更新率高等优点。实际的惯性导航可以完成空间的三维导航或地面上的二维导航。 2 定位卫星导航 定位卫星导航是通过不断对目标物体进行定位从而实现导航功能的。目前，全球范围内有影响的卫星定位系统有美国的GPS，欧洲的伽利略，俄罗斯的格拉纳斯。这里主要介绍现阶段应用较为广泛的GPS全球定位系统导航。

机器视觉在医疗器械行业的运用

机器视觉在医疗器械行业的应用 摘要一次性注射针的外观缺陷是影响产品质量的主要因素。为了实现对注射针的外观缺陷检测自动化，本文研究了用西门子机器视觉[1]技术结合西门子自动化[2]设备在线检测注射针的外观缺陷并自动剔除不合格产品的方法。在实际生产过程的运用中，注射针检测系统得到了多家医疗器械厂商的好评。 关键词一次性注射针缺陷检测西门子机器视觉自动化 Abstract The defect on the appearance of the one-off injector pin is the main influencing factor to it’s quality. To realize defect inspection automatically for the defect on the appearance of the one-off injector pin, some defect inspecting methods for the one-off injector pin by SIMATIC machine vision combine with SIMATIC automatic equipment are studied in this article. In actual project, the equipment of Hang zhou Huafeng automatic company that inspects the appearance of the one-off injector pin obtained good effect from many medical instrument manufacturers. Key Words one-off injector pin, defect inspection, SIMATIC machine vision, automation 1 引言 随着医疗水平和医疗器械的不断提高和更新，一次性注射针以其方便、卫生的特点深受用户的喜爱，其需求量也迅速增大，而针头外观的好坏直接影响到一次性注射针的质量。所以为了减少不合格品的数量，需要增加检测工序。手工外观检验和产品标记昂贵和不可靠。同时又意味着不近人情的单调工作。这里，自动化机器视觉系统提供了解决这些问题的方案。 2 一次性注射针的缺陷 一次性注射针可以分为针座和针头两个部分。针座的缺陷对产品的质量影响可以不计。而针头就存在着两种缺陷情况：首先针头在制作过程中针尖部位可能会产生毛刺；其次针头在自动装配过程中可能会产生倒插现象（针尖部位被插入针座）。影响针头的几个缺陷为：针尖毛刺、倒插。其中倒插不仅会对产品的质量产生直接的影响，而且严重的会危害到人的

机器视觉检测.

机器视觉检测 一、概念 视觉检测是指通过机器视觉产品（即图像摄取装置，分 CMOS 和CCD 两种）将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。 机器视觉检测的特点是提高生产的柔性和自动化程度。 2、典型结构 五大块：照明、镜头、相机、图像采集卡、软件 1.照明 照明是影响机器视觉系统输入的重要因素，它直接影响输入数据的质量和应用效果。目前没有通用的照明设备，具体应用场景选择相应的照明装置。照射方法可分为： 分类具体说明优点 背向照明被测物放在光源和摄像机之 间能获得高对比度的图像 前向照明光源和摄像机位于被测物的 同侧 便于安装 结构光将光栅或线光源等投射到被 测物上，根据它们产生的畸 变，解调出被测物的三维信 息 频闪光照明将高频率的光脉冲照射到物

体上，摄像机拍摄要求与光 源同步 2.镜头 镜头的选择应注意以下几点：焦距、目标高度、影像高度、放大倍数、影响至目标的距离、中心点/节点、畸变。 3.相机 按照不同标准可分为：标准分辨率数字相机和模拟相机等。 要根据不同的实际应用场合选不同的相机和高分辨率相机：线扫描CCD 和面阵CCD；单色相机和彩色相机。 为优化捕捉到的图像，需要对光圈、对比度和快门速度进行调整。 4.图像采集卡 图像采集卡是图像采集部分和图像处理部分的接口。将图像信号采集到电脑中，以数据文件的形式保存在硬盘上。通过它，可以把摄像机拍摄的视频信号从摄像带上转存到计算机中。 5.软件 视觉检测系统使用软件处理图像。软件采用算法工具帮助分析图像。视觉检测解决方案使用此类工具组合来完成所需要的检测。是视觉检测的核心部分，最终形成缺陷的判断并能向后续执行机构发出指令。常用的包括，搜索工具，边界工具，特征分析工具，过程工具，视觉打印工具等。 3、关键——光源的选择 1.光源选型基本要素： 对比度机器视觉应用的照明的最重要的任务就是使需要被观察的特征与需要被忽略的图像特征之间产生最大的对比度，从而易于特

机器视觉之：为何要使用光源

为何要使用光源 机器视觉系统的关键是图象的数据采集和处理，图象自身的成像品质对整体视觉系统极其关键。光学光源则是影响机器视觉系统成像品质的关键要素，许多光源和照明效果对视觉辨别影响是非常大的。 按照适当的光源照明设计，使图象的目标信息与背景信息取得最佳的分离处理，能够大幅度降低图象处理算法分割、分辨的难度系数，与此同时提升系统的定位、测量精度，让系统的可靠性和综合型能取得提升。相反，假如光源设计不合理，会造成在图象处理算法设计和成像系统设计中事半功倍。因而，光源及光学系统的设计的成功与失败是决定系统成功与失败的主要是要素。 在机器视觉系统中，光源的作用： 1，照明目标，提升目标亮度； 2，形成最有利于图象处理的成像效果； 3，解决坏境光的影响，确保图象的稳定性能； 4，用以測量的工貝和参照。 光源的归类 在机器视觉里的光源主要指的是人造的光源，是人为的将多种形式的能量（热能、电能、化学能）转换成光辐射的器件。

人工光源通常可分成下面几大类：热辐射光源、气体放 电光源、固体发光光源、激光器。 发光二极管（LED）光源做为一类新式的半导体发光材料，在寿命和稳定性能上有着十分明显的优势。 下面以目前被普遍使用的LED光源重点详细介绍。 #条型光源 条型光源特性： >>LED均成直线或其组合排列，照度高，光源指向性强，照明效果也符合直线型规律或其叠加。 >>采用特殊光学透镜，有效的改变LED照射角度。 >>采用标准模具成型、拼接安裝，结构稳定 >>可选漫射版导光，光线均匀分布。 >>尺寸、颜色能够按照具体要求定制。 应用场合：可用以电子元件分辨与缺陷检测；文字内容、外形分辨等； #环形光源 环形光源分成垂直照射环形光源，角度照射环形光源， 低角度环形光源，无影环形光源。 垂直照射环形光源的特性： >>用高亮度LED高密度安裝，提拱红、绿、蓝、白、红外、紫外等颜色；

无人机室内编队飞行计算机视觉定位

无人机室内编队飞行计算机视觉定位 方案设计

目录 1：项目需求 (3) 2：系统整体设计 (3) 3：标识设计 (6) 4：目标定位跟踪 (7) 5：研究基础和团队 (7)

1：项目需求 本项目是针对室内多机编队飞行而生。 飞行环境 1、飞行空间：长8米，宽4米，高2.8米 2、飞机尺寸：长10cm，宽10cm； 3、飞机数量：16架； 4、飞行高度1.5米 5、飞行间距40cm 视觉定位要求 1、平面定位精度5cm； 2、飞机头尾方位角1°； 3、输出速率大于30hz； 4、延迟小于100ms； 2：系统整体设计 室内导航与定位是无人机编队飞行的核心技术，一旦无人机像人一样室内活动自如，将开启一个比现有规模还大的室内市场，对于室外环境，全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)诸如美国的全球定位系统(Global Positioning System, GPS)、我国的北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,

BDS)能够为用户提供较高精度的定位服务，基本满足了用户在室外场景中对基于位置服务的需求。然而，个人用户、服务机器人、扫地机器人等有大量的定位需求发生在室内场景。而室内场景受到建筑物的遮挡，GNSS信号快速衰减，甚至完全拒止，无法满足室内场景中导航定位的需要。因此，室内定位技术成为工业界与学术界研究的热点。在各行业应用需求的推动下，室内定位技术得到了快速的发展。目前，国内外研究已提出了射频识别技术(Radio Frequency Identification, RFID)、蓝牙、WLAN(Wireless Local Area Networks)、超宽带(Ultra-Wideband, UWB)，光流技术和运动捕捉等室内定位技术及系统，其中部分定位技术已经商用。但是，由于室内场景的复杂性和多样性，不同的室内定位技术也具有不同的缺点和局限性，尚未形成与GPS类似的普适解决方案。 射频，WLAN和UWB技术由于射频的不确定性，适应于范围大，精度要求较低的场合，光流法定位精度高，适合于无人机在室内的空中精确悬浮和定位。运动捕捉技术是目前最成功的无人机室内编队飞行动态定位技术，代表有英国Oxford Metrics Limited公司，英国Oxford Metrics Limited公司是世界上一家非常著名的光学动作捕捉（Motion Capture）系统供应商，它的这项技术在70 年代服务于英国海军，从事遥感、测控技术设备的研究与生产。进入80年代他们将自己在军事领域里的高新技术，逐渐用于民用方面，在医疗、运动、工程、生物等诸多领域生产制造用于动作捕捉的Motion Capture系统。80年代末，OML又将动作捕捉系统技术应用

机器视觉打光技巧

【光源应用】专家级的8个打光技巧机器视觉系统中的照明系统是极其重要的一部分，它的好坏直接影响着后面的图像处理。在听了一位日本光源专家的讲座之前，我其实对照明并不太了解，不就是将图像照亮以至于相机能够拍到图像吗？但事实并非如此，照明远非增强图像亮度这样简单，好的照明系统可以减少很多图像处理工作，提升整个机器视觉系统效率。那么照明是怎样一门学问呢？如何在机器视觉系统中选择合适的照明系统呢？ 合适的照明是机器视觉应用成功的关键，而且是第一要考虑的部分。一个设计良好的照明系统不仅会带来更好的性能，节约时间，而且从长远来看能节约成本。下面来分享选择最合适机器视觉照明的八个小技巧，它们是：（1）检测材料缺损请使用亮度高的光； （2）精确定位请使用合适波长的光； （3）检测玻璃上的刮痕请使用非漫射的光，即Non-Diffused Light；（4）检测透明包装请使用漫射光，即Diffused Light； （5）创造对比请使用颜色光； （6）检测快速移动物体请使用频闪光； （7）消除反射时请使用红外光； （8）消除颜色变化请使用红外光； 照明是怎样影响机器视觉应用的呢？ 对于将质量最为输出的机器视觉系统依赖于图像质量。高质量的图像使得系统能够精确地解释出从检测物体中提取的信息，这样就可以产生可靠的并可重复的系统性能。在任何视觉应用中需要的图像质量很大程度上取决于照明条

件：颜色，角度和使用照明对象的光源数量意味着好图像之间的差异，有可能会产生更好的性能，也会带来质量差的图像，产生不好的结果。 机器视觉照明应该最大化特征对比，同时最小化其它剩下的对比度，因此让相机清晰看到部分或标记。高对比度特征简化集成和提高可靠性；对比度差的图像和不规则的照明需要来自系统的更多努力，而且也增加了处理时间。最优的照明取决于检测物体的尺寸，它的表面特征和部分几何特征和系统需求。具有宽范围的波长（颜色），视场（尺寸），对于特殊应用需要，就可以灵活的选择机器视觉照明。 当选择照明时需要考虑以下五个方面： 1. 表面是光滑，还是崎岖不平？ 2. 表面是暗淡，还是光亮？ 3. 对象是弯曲的，还是平坦的？ 4. 条码或标记的颜色是怎样的？ 5. 是检测移动的物体，还是静止的对象？ 技巧1：使用亮光去检测材料缺损 比如在塑料浇注中验证是否不足 从塑料浇注应用中验证材料缺损对于确保良好的密封表面是重要的。当有材料缺损时，你有了不足的条件（比如浇注到模型中的材料不充分）。 照明技术：亮场 亮场照明技术依赖表面纹理和平坦地形。光线遇到平坦反光的表面将光线反射回到相机，创立一个亮区域。粗糙纹理或表面缺损会将光线散射而远离相机，创立了暗区域。

视觉导航技术综述

视觉导航技术综述 唐超颖，杨忠，沈春林 （南京航空航天大学自动化学院，江苏 南京 210016） 摘要：概述了视觉导航技术。视觉导航依据视觉图像，利用图像处理、计算机视觉、模型识 别等相关技术获取运动体的运动信息和空间位置信息，实现导航。首先，简单比较了各种常 用的导航方式，分析了视觉导航的研究意义；其次，总结了目前视觉导航的应用领域及应用 概况；接着，介绍了局部视觉和分布式组合视觉两种导航方式的含义及应用情况；然后，分 析、比较了目前视觉导航研究中的一些关键技术；最后，综合国内外视觉导航技术研究的现 状及存在的问题，提出了进一步研究的方向与途径。 关键词：视觉导航、移动机器人、智能车辆、三维重建、图像匹配、路径识别 0 引 言 导航是指运动体按照预先给定的任务命令，根据已知的地图信息做出全局路径规划，并在行进过程中，不断感知周围的局部环境信息，做出各种决策，随时调整自身的姿态与位置，引导自身安全行驶，直至目标位置。导航系统要解决的问题包括：一、空间位置、方向、环境信息的检测；二、所获信息的分析、处理及综合；三、运动路径规划。根据环境信息的完整程度、导航指示信号类型、导航地域等因素的不同，目前常见的导航方法有：惯性导航、电磁导航、卫星导航、激光导航、红外导航、无线电导航、视觉导航及各种方式的组合导航等。 惯性导航利用加速度计与陀螺仪计算航程，推知当前位置和下一步目的地，不易受外界环境的影响，是目前的主要导航方法，但随着航程的增长，定位误差将会不断累加，导致定位精度下降[1]；电磁导航也称地下埋线导航，20世纪70年代迅速发展并广泛应用于柔性生产，其原理是在路径上连续埋设多条引导电缆，分别流过不同频率的电流，通过感应线圈对电流的检测来感知路径信息，该技术简单实用，但其成本高，改造和维护困难，且不适用于长距离导航[2]；卫星导航利用卫星发射无线电波到地面接收器的时间来推算地面接收器所在的经纬度，其中GPS是目前真正实用的一种卫星导航和定位系统，但其技术为美国所垄断，我国也正在致力于这方面的研究；激光和红外线定位由于可以达到很高的精度，近年也被广泛应用于导航领域，但激光导航需要向外界发射能量，不易隐身，红外导航易受日光影响，一般用于夜间导航；无线电导航方式中，角度到达定位和信号强度定位的精度不高，只能提供粗略的位置信息，抵达时间定位可以达到很高的精度，但是电波以光速传播，要达到米级精度，时间粒度需要纳秒级以上，且易受空中各种无线电波的干扰[3]。 视觉导航是采用CCD 摄像头拍摄路面图像，运用机器视觉等相关技术识别路径，实现自动导航的一种新兴导航方法[3]。由于视觉导航通常采用被动工作方式，设备简单、成本低、经济性好、应用范围较广，在理论上具有最佳引导柔性，因此近年来发展非常迅速。文中后续部分将对视觉导航的应用领域、适用范围、关键技术等方面做出综合分析。 基金项目：国家自然科学基金资助项目(60674100) 作者简介：唐超颖（1979-），女，江苏南京人，讲师，导航、制导与控制

无人机的飞行控制与导航

无人机的飞行控制与导航 形形色色的无人机已经成为未来信息化、网络化战争基础性的作战装备,各国对于无人机系统的发展也不遗余力。然而很多人对于无人机系统及其技术全貌却并不一定有着清晰的了解。航空专家傅前哨将通过一系列文章,向你阐述无人机的相关技术及最新发展。 Q 无人驾驶飞行器系统都有些什么样的装备和设施? A 无人驾驶飞行器的使用需要一套专门的装置和设备。整个系统包括若干架无人驾驶飞机(或其它航空器)、地面控制系统(如遥控站)、地面支援保障设备以及起飞、回收装置等。例如,“猎人”军用无人机系统,共含8架可携带侦察设备的无人机、两个地面控制站、1个任务规划站、4个分离式接收站、1个发射回收装置等。无人驾驶的飞机、直升机、飞艇等主要由机体、动力装置、机载导航定位系统、飞行控制系统、起飞和回收装置以及有效载荷(如侦察设备、电子对抗设备、信息传输设备、机载武器等)组成。无人驾驶飞行器上没有乘员,因此领航员、驾驶员的任务需要由导航定位系统、飞行控制系统、自动驾驶仪等设备来完成。 Q 无人驾驶飞行器的控制方法有几种,各有什么优缺点? A 无人机的飞行控制方式较多,目前采用的主要有线控、有线电遥控、无线电遥控,程控等几种。 所谓线控,就是用手持的钢丝线对动力无人机进行操纵,此法多用于竞技航模。 有线电遥控是一种相对简单,且成本较低的操纵方式。地面站人员通过电缆或光缆将各种控制信号传输给无人机,操纵其飞行和工作,而无人机则通过电缆将侦测到的信息送回地面站。其缺点是受电缆长度,重量的限制,飞行器的航程和升限都不大,活动区域和观察范围较小。 一些小型的,微型的无人侦察机也采用目视遥控的方式进行操纵。这类无人机上大都安装有一部与手持式遥控器配套的小型多通道无线电接收机。机载接收机收到由地面遥控发射机发来的操纵指令后,将控制信号分配给各舵机,由其完成翼面,油门的控制,开启,关闭某些设备,完成对无人机的操纵。 超视距遥控的工作原理是,地面遥控站的人员通过目视、光学设备、雷达系统等,实时获取无人机的姿态,方位,距离,速度、高度等信息,并对其进行跟踪,定位和控制。当发现无人机偏离预定航线,空中姿态出现偏差或需要人为地改变其飞行状况时,地面站发出无线电遥控指令,操纵无人机恢复或调整其飞行轨迹,这种方式可称之为单向无线电遥控。某些无人机上装有机载数据采集与传输系统或专用的前视摄像装置,可通过数传电台或数据链向地面无线电测控站发送无人机自身的飞行数据等,并在地面站计算机上模拟显示出相关的仪表显示、飞机姿态、飞行航迹等。如果通过电视图像传输系统向地面遥控站发送现场的前视图像和座舱图像,地面站的人员还可根据无人机传回的图像和数据,监视、判断它的飞行情况,并通过遥控装置操纵其飞行,这种遥控方式被称为双向无线电遥控。现代无人机有许多机型都采用后一种遥控方式。而美国在20世纪70年代研制的F-15缩比自由飞模型和HiMAT无人驾驶研究机则采用了前一种遥控方式。 采用无线电遥控方式时,无人机的活动半径和飞行自由度主要受机载和地面遥控设备的发射功率、无线电波的传输距离以及飞行器本身性能的限制。受地球曲率、遥控设备发射功率等因素的影响,地面站的作用距离一般较短,往往只能用

机器视觉与视觉光源解析

上海嘉肯光电科技有限公司:机器视觉光源的研发https://www.360docs.net/doc/b616659685.html, 机器视觉与视觉光源解析 机器视觉是一个系统的概念，运用现代先进的控制技术、计算机技术及传感技术，表现为光机电的结合。 为什么要采用机器视觉 节省时间、降低生产成本、优化物流过程、缩短机器停工期、提高生产率和产品质量、减轻测试及检测人员劳动强度、减少不合格产品的数量、提高机器利用率。 1、光源为什么那么重要 好的打光方式等于成功了一大半，光源调制目标信息后传递探测器给（将目标想成我们自己）探测器所获得的光线必须包含足够的信息以便分离感兴趣的主要特征信息，并便于处理器将它们区分开来(光源是基准，打光有技巧）我们的目标就是最大化感兴趣区域的特征同时抑制其他的特征。 2、照明规则 光线太暗会影响视觉系统

上海嘉肯光电科技有限公司:机器视觉光源的研发https://www.360docs.net/doc/b616659685.html, 光线太亮会影响视觉系统 照明的主要功能是产生光学信号 减少噪声是照明要解决的主要问题之一 只有来自于目标并到达镜头的光线才是有效的光线 进入镜头但非来自目标的光线为杂散光，它降低图像质量 来自目标任意点的光线都应填满镜头的入瞳 3、光源选择的注意事项 相机的光谱响应特性、形状、打光方式、LED器件（颜色、发光角、亮度、寿命等）、辅助手段（偏光片、滤光片、漫射片等）即结构、光谱、强度、寿命、修正手段、价格等）。 选择原则：满足应用、综合考虑；理论分析+实验。 上海嘉肯光电科技有限公司是一家专业从事机器视觉光源的研发、生产和销售为一体的高新技术企业。以工业检测、机器视觉、图像处理、科学研究等领域为主要研发及经营方向。此外，公司还代理工业镜头、工业相机、图像采集卡、图像处理软件和各类视觉附件。上海嘉肯光电科技有限公司将坚持“用心，创造未来”的企业经营理念，并持续不断地把最优秀、性价比最高的视觉产品提供给广大用户，以不断满足客户日益增长的要求。

双gpsins组合导航系统在无人机飞控系统的应用终审稿)

双G P S I N S组合导航系统在无人机飞控系统的 应用 Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】

双GPS+INS组合导航系统在无人机飞控系统的应用 1背景 无人驾驶飞机是一种有动力、可控制、能携带设备、执行多种任务、并能重复使用的无人驾驶航空器，简称无人机(Unmanned AenM Vehicle缩写UAV)。自1913年世界上出现第一个自动驾驶仪以来，无人机受到越来越多国家的重视，发展迅猛。目前从事研究和生产无人机的有中国、美国、俄罗斯、以色列、法国、英国和南非等近3O个国家，无人机基本型数量已增加到多种。鉴于其独有的低成本、低损耗、零伤亡、可重复使用和高机动等诸多优势，其使用范围已拓宽到军事、民用和科学研究三大领域。在军事上可用于照相侦察、信号情报搜集、布撒雷达干扰箔条、防空火力诱饵、防空阵地位置标识、直升机航路侦察，为武器系统提供目标定位、目标指示、目标动态监视和目标毁伤评估的实时情报等；在民用上，可用于农作物种植和施播、救护定位、桥梁大坝检测、输油管、天然气管道、悬挂电缆、铁路、高压线的监视，公路交通及危险品的运输监视等；在科学研究上，可用于大气研究、对核生化污染区的取样与监控、新技术新设备与新飞行器的试验验证等。随着航空技术的发展以及对无人机越来越广泛的需求，无人机飞控系统向着高精度、小型化、数字化方向发展。高精度要求无人机的导航控制精度高、稳定性好、并且实时性要求高，能够适应复杂的外界环境，因此控制和信号处理算法比较复杂、计算速度快、精度高。小型化则对驾驶仪系统的重量和体积提出了更高的要求，要求处理和控制计算机的性能越高越好，体积越小越好。这些条件在设计系统时都要综合考虑以达到最优化的性能设计。