Behavioral responses of tilapia (Oreochromis niloticus) to acute fluctuations in dissolved oxygen levels as monitored by computer vision

Behavioral and ventilatory parameters have the possibility of predicting the stress state of fish in vivo and in situ. This paper presents a new image-processing algorithm for quantifying the average swimming speed of a fish school in an aquarium. This method is based on the alteration in projected area caused by the movement of individual fish during frame sequences captured at given time intervals. The image enhancement method increases the contrast between fish and background, and is thus suitable for use in turbid aquaculture water. Behavioral parameters (swimming activity and distribution parameters) and changes in ventilation frequency (VF) of tilapia (Oreochromis niloticus) responded to acute fluctuations in dissolved oxygen (DO) which were monitored continuously in the course of normoxia, falling DO level, maintenance of hypoxia (three levels of 1.5, 0.8 and 0.3 mg l(-1)) and subsequent recovery to normoxia. These parameters responded sensitively to acute variations in DO level; they displayed significant changes (P < 0.05) during severe hypoxia (0.8 and 0.3 mg l(-1) level) compared with normoxic condition, but there was no significant difference under conditions of mild hypoxia (1.5 mg l(-1) level). There was no significant difference in VF between two levels of severe hypoxia 0.8 and 0.3 mg l(-1) level during the low DO condition. The activity and distribution parameters displayed distinguishable differences between the 0.8 and 0.3 mg l(-1) levels. The behavioral parameters are thus capable of distinguishing between different degrees of severe hypoxia, though there were relatively large fluctuations. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

基于眼固定安装方式的机器人定位系统

研发了基于眼固定安装方式的机器人定位系统,提出了一种方便有效的手眼标定方法。通过最小二乘法求解手眼坐标的变换关系,再根据工作台平面与摄像机成像模型的约束关系,求解出目标物体的三维位姿,并最终实现了机械手的精确定位。

应用于自动化生产线的视觉机器人系统

应用于融动化生产线基于眼固定安装方式的机器人定位系统,提出了一种方便有效的手眼标方法。通过最小二乘法求解手眼坐标的变换关系,再根据工作台平面与摄像机成像模型的约束关系,求解出目标物体的三维位姿,并最终实现丁机械手的精确定位。

基于视觉的室内移动机器人自定位技术研究

在关于移动机器人的诸多研究领域中，机器人自定位是十分关键的技术，是实现机器人自主运动和其他任务的基础，而且涉及领域广泛，有很多难点有待解决，因而是一个具有重要研究价值的课题。 本论文以沈阳新松机器人股份有限公司自主研发的家庭服务机器人为研发平台，系统地研究了基于计算机视觉的室内移动机器人自定位问题，成功设计了基于单目视觉人工路标以及粒子滤波的室内移动机器人自定位系统。 本文首先根据室内移动机器人自主导航定位的要求，设计了一种简易美观的新型视觉人工路标，并且研究与实现了该路标的实时准确检测以及不同路标的识别。 其次，在位姿计算方面，本文研究了共面P4P（4点透视）问题的解法及其在位姿计算方面的应用，并分析比较了两种不同P4P解法的优缺点，成功地将两种算法结合起来用于机器人位姿计算。 最后，在机器人自定位方面，本文将单目彩色摄像机作为传感器，在基于贝叶斯滤波理论的自定位理论框架下，利用粒子滤波自定位方法融合视觉信息与码盘信息，实现了自主移动机器人的自定位。 实践证明，本文设计的基于单目视觉人工路标的自定位系统能够成功地应用在室内移动机器人上，具有较高的应用推广价值。

除草机器人机械臂的逆向求解与控制

设计了一种基于机器视觉导航和杂草识别的除草机器人模型,该机器人能沿作物行间自主行走并能准确地识别和"清除"杂草。设计了除草机器人的机械臂除草执行系统,求取了机械臂运动学逆解,用VC++开发了控制程序。试验显示,图像处理算法所需时间少,能够适应户外自然光线在一定范围的变化,机械臂能够平稳动作并精确定位杂草目标。

基于主动视觉和超声的机器人目标跟踪系统

运动目标跟踪技术是未知环境下移动机器人研究领域的一个重要研究方向。该文提出了一种基于主动视觉和超声信息的移动机器人运动目标跟踪设计方法,利用一台SONY EV-D31彩色摄像机、自主研制的摄像机控制模块、图像采集与处理单元等构建了主动视觉系统。移动机器人采用了基于行为的分布式控制体系结构,利用主动视觉锁定运动目标,通过超声系统感知外部环境信息,能在未知的、动态的、非结构化复杂环境中可靠地跟踪运动目标。实验表明机器人具有较高的鲁棒性,运动目标跟踪系统运行可靠。

基于立体视觉的移动机器人楼梯识别

本文提出了一种结构化环境下,基于立体视觉的机器人楼梯识别算法,并将算法该应到自主移动机器人上。该算法首先利用二维图像分析的方法搜索楼梯的疑似区域;进而利用立体视觉对各个疑似区域进行精确三维重建,结合三维信息重构楼梯平面,排除虚假疑似楼梯区域;最后判定机器人和楼梯的相对位姿关系,引导机器人爬楼梯。最终我们将该算法应用到了自主移动机器人上,通过在各种光照条件下的实验,进一步验证了该算法的准确性和快速性。

基于视觉伺服的输电线巡检机器人抓线控制

巡检机器人在越障时,需要完成机器人手臂的准确抓线控制.结合输电线的几何特征和摄像机成像原理,提出了一种基于单摄像机的立体视觉方法来确定输电线的位置和姿态.基于该定位方法及视觉伺服理论,建立机械手抓线伺服控制模型.利用自行研制的巡检机器人进行了视觉伺服抓线实验;实验结果验证了该方法的有效性.

移动机器人运动目标跟踪系统设计

利用SONYEV-D31摄像机和自主研发的摄像机控制模块,构建了一套主动视觉子系统,并将该子系统应用于RIRA-II型移动机器人上,实现了移动机器人运动目标自动跟踪功能。RIRA-II移动机器人采用了由一组分布式行为模块和集中命令仲裁器组成的基于行为的分布式控制体系结构。各行为模块基于领域知识通过反应方式产生投票,由仲裁器产生动作指令,机器人完成相应的动作。在设置了障碍、窄通道以及模拟墙体的复杂环境下进行运动目标跟踪实验,实验表明运动目标跟踪系统运行可靠,具有较高的鲁棒性。

基于立体视觉的虚拟机械臂平面定位研究

结合星球探测的应用背景,对漫游车的工作方式进行了研究,针对车载机械臂开发了一套基于立体视觉的机械臂平面定位仿真系统。该系统依靠虚拟现实技术,通过虚拟机械臂对三维重建得到的平整物体表面的定位仿真得到机械臂的各关节参数,以此指导真实机械臂的运动。论述了基于立体视觉的机械臂定位机理和基于OpenGL的虚拟机械臂的实现过程。采用VC++构建了仿真实验平台,进行了定位实验,获得了较高的定位精度。

基于多微处理器的智能超声探测系统

设计了一种基于多微处理器的智能超声探测系统。该系统采用由上位工作模式控制单元和下位智能超声传感器阵列组成的分布式结构。每个超声传感器均由独立的微处理器控制,并完成实时数据处理、抗干扰处理、故障报警以及数据通信等功能。上位控制单元根据移动机器人的运动状态采用不同的控制策略,使下位传感器阵列分组并行工作,提高了探测系统的实时性;下位传感器采用"阈值比较法"、"改进型递推均值滤波"算法和模糊信息处理技术,提高了探测系统的准确性、可靠性。将该探测系统安装于RIRA-II移动机器人上,进行了基于主动视觉和超声信息的运动目标跟踪实验,实验表明超声探测系统运行可靠、稳定。

自主移动机器人足球比赛视觉定位方法综述

综述了RoboCup足球赛中全自主移动机器人基于视觉的定位技术,包括机器人自定位和多机器人协作物体定位.介绍了定位技术的发展情况与分类.从机器人环境构建形式的不同以及先验位姿和概率方法的应用与否等方面,系统地分析和比较了各种自定位方法.对于多机器人协作物体定位,阐述了静态方法和动态跟踪方法.总结了定位过程中需要重点研究的传感器模型构建、图像处理、特征匹配以及协作过程涉及的相关问题.最后就视觉定位存在的问题和技术发展趋势进行了讨论.

移动机器人基于激光测距和单目视觉的室内同时定位和地图构建

该文研究了部分结构化室内环境中自主移动机器人同时定位和地图构建问题.基于激光和视觉传感器模型的不同,加权最小二乘拟合方法和非局部最大抑制算法被分别用于提取二维水平环境特征和垂直物体边缘.为完成移动机器人在缺少先验地图支持的室内环境中的自主导航任务,该文提出了同时进行扩展卡尔曼滤波定位和构建具有不确定性描述的二维几何地图的具体方法.通过对应用于SmartROB-2移动机器人平台所获得的实验结果和数据的分析讨论,论证了所提出方法的有效性和实用性.

基于网络直角坐标机器人视觉伺服系统研究

为了实现定位抓取任务,提出基于网络的直角坐标机器人视觉控制系统。针对机器人运动控制的非线性与强耦合特性,采用神经网络控制器,构建了图像偏差与运动控制量之间的对应关系。通过对图像增强、边缘提取、特征提取等图像处理方法的综合分析,提出了一套优化组合图像处理法。在计算机网络环境下,采用自定义协议实现图像处理器与运动控制器协调控制,并将远程监控应用到机器人控制中。实验结果表明,该系统能够在视野范围内自动实现定位抓取动作。