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基于激光雷达与RGB相机融合的玉米作物行检测算法研究
1
作者 江庆 安东 +4 位作者 韩华宇 刘京辉 郭延超 陈黎卿 杨洋 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期263-274,共12页
针对单一传感器在面对复杂田间环境适应性差的问题,本文提出了一种基于固态激光雷达(LiDAR)与RGB相机融合的玉米作物行检测方法。首先,研究了固态激光雷达和RGB相机联合标定方法,同步获取玉米作物行图像和点云数据并进行数据预处理。然... 针对单一传感器在面对复杂田间环境适应性差的问题,本文提出了一种基于固态激光雷达(LiDAR)与RGB相机融合的玉米作物行检测方法。首先,研究了固态激光雷达和RGB相机联合标定方法,同步获取玉米作物行图像和点云数据并进行数据预处理。然后,将预处理后的图像数据和点云数据融合,实现点云“着色”,基于点云“着色”提出聚类感兴趣密度区域算法。利用“着色”点云完成聚类,并结合作物种植农艺标准(行距),分别验证点云信息和颜色信息的可用性,能够选择最优信息完成作物行感兴趣区域聚类。最后,通过划分点云水平条带的方式确定目标点云的特征点聚类区域,取作物行特征点,并利用最小二乘法拟合作物行检测线。仅需调整行距参数,算法可实现全生命周期的作物行检测,利用正常工况下玉米苗期、前期、中期和后期数据开展算法验证,作物行中心线平均误差不大于1.781°,准确率不小于92.69%,平均耗时不超过102.7 ms。此外,为验证算法鲁棒性,开展了复杂农田背景环境,如高杂草背景、断行、苗期杂草高度与玉米高度相近以及玉米完全封行4种工况作物行检测,算法平均误差不大于1.935°,准确率不小于91.94%,平均耗时不超过108.3 ms。通过讨论阐述了基于点云“着色”开展作物行中心线提取的优越性,本文算法可为作物行中心线可靠检测提供参考。 展开更多
关键词 玉米作物行识别 激光雷达 rgb相机 联合标定 点云“着色”
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热像仪-RGB相机-IMU传感器的空间联合标定方法 被引量：4
2
作者 王鑫 李伟 +1 位作者 曾子铭 张吟龙 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期216-225,共10页
热像仪、RGB相机、惯性测量单元(IMU)在图像模态、感知精度和响应速度方面具有异质和互补的特性,在机器人和计算机视觉领域受到越来越多的关注。在热像仪、RGB相机和IMU传感器之间进行准确的标定是实现三者有效融合必不可少的过程。为此... 热像仪、RGB相机、惯性测量单元(IMU)在图像模态、感知精度和响应速度方面具有异质和互补的特性,在机器人和计算机视觉领域受到越来越多的关注。在热像仪、RGB相机和IMU传感器之间进行准确的标定是实现三者有效融合必不可少的过程。为此,提出了一种空间联合标定方法,将热像仪、RGB相机和IMU坐标系之间的空间关系关联在一起。为了保证联合标定的一致性,在棋盘格的角点处分别固定尺寸相同、直径约5 mm的LED阵列,作为热像仪的标定板。在提取热像仪标定图像光源中心环节,采用混合高斯模型来提取标定位置信息,以此来保证LED光源部分缺失情况下鲁棒的位置估计。再建立目标优化函数,优化热像仪图像中提取的热源中心重投影误差、RGB图像中提取的棋盘角角点重投影误差、加速度和角速度误差来联合估计外参。实验环节,在搭建的热像仪-RGB相机-IMU多模态感知平台,采集了大量的实验数据,对所收集的热像仪-RGB相机-IMU测量结果进行了深入分析,可靠且准确的空间标定结果验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 热像仪 rgb相机 惯性测量单元 联合标定 混和高斯模型
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基于低成本RGB相机和近红外相机的作物叶片叶绿素含量估测方法比较研究 被引量：2
3
作者 王志超 王建军 +3 位作者 戴晓宇 戴琪星 葛皓 孙全 《吉林农业（下半月）》 2018年第12期53-53,共1页
水稻、小麦等作物的叶片叶绿素含量与其最终产量密切相关。本文综述了几种常用的叶绿素含量测定方法,分析了化学分析法、SPAD-502叶绿素仪、高光谱分析法等方法的利弊,并重点介绍和探讨了近年来日益获得关注的通过低成本RGB相机和近红... 水稻、小麦等作物的叶片叶绿素含量与其最终产量密切相关。本文综述了几种常用的叶绿素含量测定方法,分析了化学分析法、SPAD-502叶绿素仪、高光谱分析法等方法的利弊,并重点介绍和探讨了近年来日益获得关注的通过低成本RGB相机和近红外相机估测作物叶片叶绿素含量的新方法。RGB相机和近红外相机估测叶绿素含量的精度与SPAD-502叶绿素仪和高光谱仪等专业设备相当,而且具有低成本、操作简单且便于携带的优势,具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 rgb相机 近红外相机 作物叶片 叶绿素含量
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可见光波段高温标定的简化方法
4
作者 李云龙 李周 +1 位作者 孙志远 杨国庆 《中国光学（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期580-585,共6页
为了提高可见光波段(0.3μm~0.9μm)高温标定的效率,提出了可见光波段高温标定的简化方法。本文提出了带有曝光时间变量的可见光波段的高温标定模型,通过大量实验发现,RGB相机各个通道的灰度值不仅随曝光时间递增呈线性变化,且随黑体辐... 为了提高可见光波段(0.3μm~0.9μm)高温标定的效率,提出了可见光波段高温标定的简化方法。本文提出了带有曝光时间变量的可见光波段的高温标定模型,通过大量实验发现,RGB相机各个通道的灰度值不仅随曝光时间递增呈线性变化,且随黑体辐射亮度的递增也呈线性变化,进而确定了可见光波段高温标定模型的具体形式。为了求解简化后的可见光波段高温标定模型中的未知数,在两个黑体辐射亮度下,分别采集两个曝光时间下的图像数据,接着,对图像数据进行处理,便可以得到任意曝光时间下的RGB相机高温标定曲线。最后,对本文提出的简化可见光波段高温标定方法与常规按曝光时间进行可见光波段高温标定法进行比较。实验结果表明:R、G、B通道计算值与标定值的相对误差最大值分别为3.38%、2.56%和−1.14%,且各通道的计算值与标定值的相对误差均未超过3.50%。本文提出的数学模型可以有效地简化传统的高温标定法,进而大大缩短了高温标定时间,提高了高温标定的标定效率。 展开更多
关键词 可见光波段 高温标定 rgb相机 曝光时间
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基于特征标记的物体6D位姿测量方法
5
作者 周旭 吴福培 +2 位作者 鲁晓会 吕立伟 李昇平 《汕头大学学报（自然科学版）》 2024年第3期12-23,共12页
6D位姿是目标物体基于平面矢量和旋转矢量的位置和姿态.基于单目RGB相机进行6D位姿估计的传统方法由于标记点少、识别率较低等原因,易导致测量精度不高.为提高物体位姿测量的精度,论文提出了一种基于特征标记的物体6D位姿测量方法.首先... 6D位姿是目标物体基于平面矢量和旋转矢量的位置和姿态.基于单目RGB相机进行6D位姿估计的传统方法由于标记点少、识别率较低等原因,易导致测量精度不高.为提高物体位姿测量的精度,论文提出了一种基于特征标记的物体6D位姿测量方法.首先,设计一种能提供更多标记点且识别率高的特征标记,并通过相机识别被测物体上的特征标记获得3D-2D点对.其次,基于相机成像原理设计物体6D位姿测量系统与方法.然后,建立求解工件位姿变化的旋转矩阵和位移矩阵模型.最后,基于所建立的旋转矩阵模型与欧拉角之间的关系求解工件6D位姿.实验结果表明,在0-170 mm位移范围内,沿X、Y、Z轴位移测量误差小于0.5 mm;在0-30°旋转范围内,其绕X、Y轴旋转角度测量误差小于0.8°;在0-45°旋转范围内,其绕Z轴旋转角度测量误差小于0.8°;测量物体绕X、Y轴旋转角度误差耗时小于1.5 s,绕Z轴旋转角度误差耗时小于2 s;测量物体沿X、Z轴位移误差耗时小于2 s,沿Z轴位移误差耗时小于2.5 s;能够满足实际生产要求.实验结果检验了论文所提方法的有效性,可用于实际生产环境中. 展开更多
关键词 机器视觉 6D位姿 位姿估计 单目rgb相机 PNP
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基于RGB-D图像的具有滤波处理和位姿优化的同时定位与建图 被引量：8
6
作者 熊军林 王婵 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第8期665-673,共9页
RGB-D相机能够同时获得彩色图像和深度图像,广泛用于同时定位与建图(SLAM)的研究.本研究针对RGB-D SLAM方法进行了两方面的改进:一方面,改进点云滤波方法,从而更有效地去除RGB-D相机数据中的噪声和冗余;另一方面,采用ICP算法提高相机位... RGB-D相机能够同时获得彩色图像和深度图像,广泛用于同时定位与建图(SLAM)的研究.本研究针对RGB-D SLAM方法进行了两方面的改进:一方面,改进点云滤波方法,从而更有效地去除RGB-D相机数据中的噪声和冗余;另一方面,采用ICP算法提高相机位姿估计的精度,从而提高估计的相机运动轨迹的精度.在公开的数据集上对提出的RGB-D SLAM方法进行实验验证,结果表明,该方法能够有效提高移动机器人自主定位与建图的精度. 展开更多
关键词 rgb—D相机 rgb—D SLAM ICP算法 滤波 变换矩阵
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通过定点监测相对绿度指数获得水体藻类生长动态的方法 被引量：3
7
作者 张文庆 肖薇 +6 位作者 曹畅 张弥 王伟 王怡 王娇 陈争 蒲旖旎 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第19期7609-7616,共8页
富营养化是中国内陆水体面临的普遍问题,相机拍照是一个监测水体的有效技术手段。提出采用RGB相机定点观测水体相对绿度指数(gcc)用以指示藻类生长动态的新方法。于夏、秋、冬三个季节共41 d在安徽全椒的两个小型水体(沟渠和池塘)上用RG... 富营养化是中国内陆水体面临的普遍问题,相机拍照是一个监测水体的有效技术手段。提出采用RGB相机定点观测水体相对绿度指数(gcc)用以指示藻类生长动态的新方法。于夏、秋、冬三个季节共41 d在安徽全椒的两个小型水体(沟渠和池塘)上用RGB相机进行了监测,研究gcc的时空变化特征,分析其影响因素,探讨相机设置、校准和数据处理方法。结果表明:①晴天条件下gcc波动幅度明显大于阴天和多云条件,太阳高度角大于40°时gcc更加稳定,选取正午时段的平均值能有效去除太阳高度角变化带来的干扰;②gcc变化序列符合实际藻类的演变动态,可以作为表征水体藻类物候的特征指数;③夏季gcc的平均水平显著高于秋季和冬季;④两个水体gcc的范围位于陆地生态系统gcc的变化范围之内。研究结果能为水体藻类动态监测及相关研究提供技术支撑和数据参考。 展开更多
关键词 rgb相机 水体 藻类 相对绿度指数 太阳高度角
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基于RGB-D深度相机的室内场景重建 被引量：14
8
作者 梅峰 刘京 +1 位作者 李淳芃 王兆其 《中国图象图形学报》 CSCD 北大核心 2015年第10期1366-1373,共8页
目的重建包含真实纹理的彩色场景3维模型是计算机视觉领域重要的研究课题之一,由于室内场景复杂、采样图像序列长且运动无规则,现有的3维重建算法存在重建尺度受限、局部细节重建效果差的等问题。方法以RGBD-SLAM算法为基础并提出了两... 目的重建包含真实纹理的彩色场景3维模型是计算机视觉领域重要的研究课题之一,由于室内场景复杂、采样图像序列长且运动无规则,现有的3维重建算法存在重建尺度受限、局部细节重建效果差的等问题。方法以RGBD-SLAM算法为基础并提出了两方面的改进,一是将深度图中的平面信息加入帧间配准算法,提高了帧间配准算法的鲁棒性与精度;二是在截断符号距离函数(TSDF)体重建过程中,提出了一种指数权重函数,相比普通的权重函数能更好地减少相机深度畸变对重建的影响。结果本文方法在相机姿态估计中带来了比RGBD-SLAM方法更好的结果,平均绝对路径误差减少1.3 cm,能取得到更好的重建效果。结论本文方法有效地提高了相机姿态估计精度,可以应用于室内场景重建中。 展开更多
关键词 rgb—D深度相机 同时定位与地图构建 相机姿态估计 3维重建
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基于矢状面图像的人体姿态检测与运动分析技术研究 被引量：1
9
作者 林逸非 范丽婷 张阳 《机电产品开发与创新》 2022年第4期120-123,共4页
针对深度相机与多目相机在使用环境的限制且穿戴式设备影响运动分析准确性的问题,本文提出了一种一般场景下采用单目RGB相机的无标记点式人体姿态运动分析方法,设备简单,适用性广。姿态估计时,识别出的人体姿态是一个二维平面姿态,根据... 针对深度相机与多目相机在使用环境的限制且穿戴式设备影响运动分析准确性的问题,本文提出了一种一般场景下采用单目RGB相机的无标记点式人体姿态运动分析方法,设备简单,适用性广。姿态估计时,识别出的人体姿态是一个二维平面姿态,根据图像中各个子关节到父关节的向量长度比例与角度变化,将图像中关键点的二维坐标逆推出三维坐标。由人体解剖学相关知识将关键点组合在一起,实现人体骨架化,完成实时运动分析。实验结果表明,由三维坐标变化可以判断关节角度变化,该方法可以实现人体的运动分析。 展开更多
关键词 人体姿态估计 矢状面图像 rgb相机 人体模型
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