A new approach to the straightforward implementation of the unscented filter in a unit quaternion space is proposed for spacecraft attitude estimation. Since the unscented filter is formulated in a vector space and the unit quaternions do not belong to a vector space but lie on a nonlinear manifold, the weighted sum of quaternion samples does not produce a unit quaternion estimate. To overcome this difficulty, a method of weighted mean computation for quaternions is derived in rotational space, leading to a quaternion with unit norm. A quaternion multiplication is used for predicted covariance computation and quaternion update, which makes a quaternion in a filter lie in the unit quaternion space. Since the quaternion process noise increases the uncertainty in attitude orientation, modeling it either as the vector part of a quaternion or as a rotation vector is considered. Simulation results illustrate that the proposed approach successfully estimates spacecraft attitude for large initial errors and high tip-off rates, and modeling the quaternion process noise as a rotation vector is more optimal than handling it as the vector part of a quaternion.
Several methods which utilize the phase of Zernike moments (ZMs) to estimate the rotation angle have shown good performance in terms of accuracy. In this paper, we provides the performance comparison results of the existing rotation angle estimation methods based on ZMs and propose an extension of Revaud et al.'s method [1] which utilizes the phase of ZMs; the proposed method uses angular radial transform coefficients instead of ZMs and yields better performance than the ZMs based methods in terms of accuracy. A set of ART can describe angular variation of image more intensively than ZMs, it enables more accurate estimation of the rotation angle than ZMs. In the experiments, the proposed method outperforms ZMs based method. Comparisons were made in terms of the root mean square error vs. the coverage on MPEG-7 shape dataset.
Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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2008.10a
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pp.708-712
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2008
Piles and pile foundations have been in common use since very early times. Usually function of piles is to carry load to a depth at which adequate support is available. Another important use of piles is to furnish lateral support and nowadays it is getting highlighted due to the wind load, lateral action of earthquake, and so on. After Broms (1964), many researchers have been suggested methods for estimating lateral capacity of pile. But each method assumes different earth pressure distribution and lateral earth pressure coefficient and it gives confusion to pile designers. Lateral earth pressure, essential in lateral capacity estimation, influenced by pile's behavior under lateral load. Prasad and Chari (1999) assumed the rotation point of pile and suggested an equation of ultimate lateral load capacity. In this study, we investigate the depth of rotation point in both homogeneous soil and multi layered soil, and compare to the estimation value by previous research. To model the pile set up in the sand, we use the chamber and small scale steel pile, and rain drop method. Test results show the rotation point is formed where the Prasad and Chari's estimation value, and they also show multi layered condition affects to location of rotation point to be scattered.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.51
no.6
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pp.267-271
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2002
The Hotelling transform is based on statistical properties of an image. The principal uses of this transform are in data compression. The basic concept of the Hotelling transform is that the choice of basis vectors pointing the direction of maximum variance of the data. This property can be used for rotation normalization. Many objects of interest in pattern recognition applications can be easily standardized by performing a rotation normalization that aligns the coordinate axes with the axes of maximum variance of the pixels in the object. However, this transform can not be used to rotation normalization of color images directly. In this paper, we propose a new method for rotation normalization of color images based on the Hotelling transform. The Hotelling transform is performed to calculate basis vectors of each channel. Then the summation of vectors of all channels are processed. Rotation normalization is performed using the result of summation of vectors. Experimental results showed the proposed method can be used for rotation normalization of color images effectively.
Kim, Heyone;Lee, Junhak;Oh, Sang Heon;Hwang, Dong-Hwan;Lee, Sang Jeong
Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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v.8
no.3
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pp.107-117
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2019
When a vehicle moves with a high rotation rate, it is not easy to measure the angular velocity using an off-the-shelf gyroscope. If the angular velocity is estimated using the extended Kalman filter in the gyro-free inertial navigation system, the effect of the accelerometer error and initial angular velocity error can be reduced. In this paper, in order to improve the navigation performance of the gyro-free inertial navigation system, an angular velocity estimation method is proposed based on an extended Kalman filter with an accelerometer random bias error model. In order to show the validity of the proposed estimation method, angular velocities and navigation outputs of a vehicle with 3 rev/s rotation rate are estimated. The results are compared with estimates by other methods such as the integration and an extended Kalman filter without an accelerometer random bias error model. The proposed method gives better estimation results than other methods.
Robust motion estimation for human-computer interactions played an important role in a novel method of interaction with electronic devices. Existing pose estimation using a monocular camera employs either ego-motion or exo-motion, both of which are not sufficiently accurate for estimating fine motion due to the motion ambiguity of rotation and translation. This paper presents a hybrid vision-based pose estimation method for fine-motion estimation that is specifically capable of extracting human body motion accurately. The method uses an ego-camera attached to a point of interest and exo-cameras located in the immediate surroundings of the point of interest. The exo-cameras can easily track the exact position of the point of interest by triangulation. Once the position is given, the ego-camera can accurately obtain the point of interest's orientation. In this way, any ambiguity between rotation and translation is eliminated and the exact motion of a target point (that is, ego-camera) can then be obtained. The proposed method is expected to provide a practical solution for robustly estimating fine motion in a non-contact manner, such as in interactive games that are designed for special purposes (for example, remote rehabilitation care systems).
In this paper, we proposed automatic face detection and tracking which is robustness in rotation. To detect a face image in complicated background and various illuminating conditions, we used face skin color detection. we used Harris corner detector for extract facial feature points. After that, we need to track these feature points. In traditional method, Lucas-Kanade feature tracker doesn't delete useless feature points by occlusion in current scene (face rotation or out of camera). So we proposed the estimation function, which delete useless feature points. The method of delete useless feature points is estimation value at each pyramidal level. When the face was occlusion, we deleted these feature points. This can be robustness to face rotation and out of camera. In experimental results, we assess that using estimation function is better than traditional feature tracker.
Motions of an unsymmetric rigid body on a rigid floor subjected to earthquake excitations with special attention to coefficient of friction are investigated. Motions of a body in a plane are classified (Ishiyama 1980) into six types, i.e. (1) rest, (2) slide, (3) rotation, (4) slide rotation, (5) translation jump, (6) rotation jump. Based upon the theoretical and experimental research work special attention is paid to the sliding of a body. The equations of motions and the behavior of coefficient of friction in the time of floor excitation are studied. One of the features of this investigation is the introduction and estimation of the "time dependent" coefficient of friction. It has been established that the constant kinetic coefficient of friction $${\mu}(kin){\sim_\sim}0.8{\mu}(stat)$$ does not give the appropriate results. The method for the estimation of the friction coefficient variation during the time is given.
To solve the nozzle swing angle non-contact measurement problem, we present a nozzle pose estimation algorithm involving weighted measurement uncertainty based on rotation parameters. Firstly, the instantaneous axis of the rocket nozzle is constructed and used to model the pivot point and the nozzle coordinate system. Then, the rotation matrix and translation vector are parameterized by Cayley-Gibbs-Rodriguez parameters, and the novel object space collinearity error equation involving weighted measurement uncertainty of feature points is constructed. The nozzle pose is obtained at this step by the Gröbner basis method. Finally, the swing angle is calculated based on the conversion relationship between the nozzle static coordinate system and the nozzle dynamic coordinate system. Experimental results prove the high accuracy and robustness of the proposed method. In the space of 1.5 m × 1.5 m × 1.5 m, the maximum angle error of nozzle swing is 0.103°.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.51
no.6
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pp.258-266
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2002
This paper proposes the methodology of the image processing algorithm that estimates the pose of the inner-pipe crawling robot. The inner-pipe crawling robot is usually equipped with a lighting device and a camera on its head for monitoring and inspection purpose of defects on the pipe wall and/or the maintenance operation. The proposed methodology is using these devices without introducing the extra sensors and is based on the fact that the position and the intensity of the reflected light from the inner wall of the pipe vary with the robot posture and the camera. The proposed algorithm is divided into two parts, estimating the translation and rotation angle of the camera, followed by the actual pose estimation of the robot . Based on the fact that the vanishing point of the reflected light moves into the opposite direction from the camera rotation, the camera rotation angle can be estimated. And, based on the fact that the most bright parts of the reflected light moves into the same direction with the camera translation, the camera position most bright parts of the reflected light moves into the same direction with the camera translation, the camera position can be obtained. To investigate the performance of the algorithm, the algorithm is applied to a sewage maintenance robot.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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