1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室-仿生视觉系统实验室, 上海 200050
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 上海科技大学信息科学与技术学院, 上海 201210
视觉惯性信息融合的同时定位和建图(SLAM)技术是机器人导航领域的热点问题。多模态数据同步是数据融合算法的前提,其关键在于获取不同传感器采集时刻的准确时间戳。视觉传感器的时间戳可通过硬件方法准确获得,而惯性传感器的时间戳通常粗略地用输出时间代替,这必将导致视觉惯性融合算法精度的降低。针对该问题提出了一种视觉惯性传感器的时间同步标定方法。首先设计了一种基于平面单摆的标定装置,视觉传感器与惯性传感器在平面单摆运动中独立捕获数据,并基于同一时钟添加时间标记;其次,提出了基于最小二乘法估计摆锤重心角位移函数和角速度函数的方法;最后,通过比较两个函数的相位差获得惯性传感器的输出延时和时间戳。实验结果表明所提方法的重复标定均方差为0.018 ms,这证明所提方法的有效性。
机器视觉 时间同步标定 单摆标定装置 视觉惯性同步 视觉惯性传感器 数据采集时间戳 光学学报
2021, 41(24): 2415002
1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所仿生视觉系统实验室, 上海 200050
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 复旦大学类脑智能科学与技术研究院计算神经科学与类脑智能教育部重点实验室, 上海 200433
为了提高基于双目视觉的三维目标检测的精度与鲁棒性,提出了一种基于迭代式自主学习的三维目标检测算法。首先,为了给三维目标检测任务提供更精准的目标点云信息,提出了一种基于迭代式自主学习的视差估计算法,通过迭代地增加目标区域的视差监督信号以及引入选择性优化策略,提高了视差估计在目标区域中的准确性。其次,在网络结构中,提出了一种自适应特征融合机制,将不同模态信息的特征进行自适应融合,进而得到准确且稳定的目标检测结果。结果表明,与近年来较流行的基于视觉系统的算法相比,所提出的三维目标检测算法在检测精度上有较大提升。
机器视觉 三维目标检测 立体视觉 卷积神经网络 自主学习
1 哈尔滨工业大学 电气工程及自动化学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 首都航天机械有限公司, 北京 100071
为了实现低频水表面声波振幅准确探测和时变声信号的跟踪识别, 提出了一种基于相位解调的激光干涉探测方法。该方法在参考光路中引入高频载波, 利用相位生成载波技术的反正切解调算法, 并结合高频载波初相位和调制深度的测定, 可实现水表面声波的准确识别。在实验室环境下搭建了一套水表面声波探测系统, 实验结果表明: 该方法对水表面声波微振幅的测量重复性不超过1 nm。同时该系统能够实时跟踪水下声源的变化, 对幅度受到正弦调制的水下声源信号进行了水表面声波振幅检测, 实验结果证明了该方法识别时变声信号的正确性。
干涉 振幅检测 相位生成载波 水表面声波 相位解调 interference amplitude detection phase-generated carrier water surface acoustic wave phase demodulation 红外与激光工程
2019, 48(5): 0506001
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
借助蒙特卡罗方法模拟闪光照相过程，研究了模糊和散射因素对边界检测的影响。结果表明：模糊与边界退化量的变化关系依赖于相邻飞层的材料、密度和尺寸；相同客体结构下，模糊越大，边界退化量也越大；客体结构不同，相同模糊下的边界退化量也不同；散直比越大，散射对边界检测结果的影响也越大，当散直比大于50时，散射引起的边界检测误差超过1个像素。
闪光照相 蒙特卡罗方法 图像退化 边界检测 模糊 散射 flash radiography Monte Carlo method image degradation boundary detection fuzzy scattering 强激光与粒子束
2018, 30(3): 034002
1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所仿生视觉系统实验室, 上海 200050
2 中国科学院大学, 北京 100049
针对移动平台有限的计算资源以及基于彩色图像的道路检测方法在极端光照情况下及路面类型变化时存在的不足,提出了一种融合彩色图像和视差图像的基于9层卷积神经网络的快速道路检测算法。提出一种数据输入层预处理方法,将视差图变换为视差梯度图以强化地面特征,降低网络深度需求。所提两种网络结构为双通道后融合网络和单通道前融合网络,分别用于卷积特征分析和快速道路检测。实验使用KITTI道路检测数据集并人为划分为普通和困难两组数据集,对该算法进行实验对比和分析,结果表明:与基于彩色图像的卷积神经网络方法相比,该算法在普通数据集上最大F1指标(MaxF1)提升了1.61%,在困难数据集上MaxF1提升了11.58%,算法检测速度可达26 frame/s,可有效克服光照、阴影、路面类型变化等影响。
图像处理 道路检测 卷积神经网络 视差图像 立体视觉 光学学报
2017, 37(10): 1010003
Author Affiliations
Abstract
School of Electrical Engineering and Automation, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China
A laser interferometry technique is developed to detect water surface capillary waves caused by an impinging acoustic pressure field. The frequency and amplitude of the water surface capillary waves can be estimated from the local signal data at some special points of the phase modulated interference signal, which is called the turning points. Demodulation principles are proposed to explain this method. Experiments are conducted under conditions of different intensity and different frequency driving acoustic signals. The results show the local signal data analysis can effectively estimate the amplitude and frequency of water surface capillary waves.
120.3180 Interferometry 120.7280 Vibration analysis Chinese Optics Letters
2017, 15(7): 071201
中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室,南京信息工程大学大气物理学院,南京 210044
利用离散偶极子近似法研究了旋转椭球体沙尘气溶胶粒子在尺度参数变化范围为0.1～23时(波长0.55 μm对应有效半径为0.01～2 μm)的光学特性,并通过分析比较不同取向数下光学特性的差别,研究取向数对非球形沙尘粒子光学特性的影响。对单分散系,较少的取向数使旋转椭球体沙尘气溶胶粒子的各光学参量对于取向的选取敏感,但随着取向数的增多,沙尘粒子的各光学量逐步趋于一致。对多分散系,受粒子谱分布积分效果的影响,旋转椭球体沙尘气溶胶粒子对取向的敏感度,相比单分散系要稍低一些。粒子的非球形程度对获得随机取向光学特性取向数的选取也有影响,粒子非球形特征越明显,获得随机取向光学特性所需要的取向数越多。以多分散的旋转椭球体沙尘粒子为例,要获得随机取向沙尘粒子的消光效率因子、单次散射反照率和不对称因子(相对偏差在1%以内),轴半径比为16的非球形程度所需的取向数超过500,而轴半径比为2的非球形程度所需的取向数则仅超过100。
光散射 取向数 沙尘气溶胶 旋转椭球体 light scattering orientation number dust aerosol spheriod
1 哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 上海航天技术研究院, 上海 200240
针对低频水表面声波(WSAW)的频率识别问题, 提出了一种基于改进相位生成载波(PGC)解调的激光相干探测方法。利用简单的激光干涉系统探测水下声源激发的低频WSAW, 再利用4路载波信号对其进行混频, 通过功率比较遴选出2路功率最大的正交干涉信号, 然后进行相位解调和频谱分析, 实现了WSAW的频率测定。仿真和实验研究表明, 改进的PGC解调法能够有效防止载波信号初始相位不可控条件下的正交信号消隐并准确实现低频WSAW的频率识别(频率探测下限可达30 Hz), 对变频WSAW及大尺度扰动波干扰条件下的低频WSAW也取得了很好的检测效果。该研究结果表明改进的PGC解调方法能够准确实现WSAW的频率识别, 并具有很强的抗干扰能力。
光通信 激光干涉 频率识别 相位载波 水表面波 水下声信号
中国气象局 气溶胶与云降水重点开放实验室,南京信息工程大学 大气物理学院,南京 210044
利用米散射理论数值计算分析了尺度参数为0.1～100时球形典型气溶胶粒子的散射和吸收特性对复折射率的依赖性关系。气溶胶粒子复折射率的实部和虚部是一个有机的整体, 粒子复折射率的实部和虚部可以分别影响其散射和吸收特性。若实际大气气溶胶粒子大多是成核模态和积聚模态的小粒子, 基于气溶胶的散射和吸收特性可以获得其复折射率的唯一解。但是, 如果大气中存在大量的粗模态粒子时, 气溶胶散射和吸收特性对其复折射率的依赖性较为复杂, 只有选择有限的合适复折射率库区间, 才有可能获得更合适的有效复折射率。
光散射 气溶胶 复折射率 散射和吸收特性 依赖性 light scattering aerosol refractive index scattering and absorption dependency
