A DECOMPOSITION DEPENDED ON DIRECTIONS FOR NONSINGULAR LINEAR TRANSFORMATION

In this paper. we give a decomposition depending on p(1≤p≤n-2) orthonormaldirections assigned for nonsingular linear transformation F on a n-dimension (n≥3)Euclidean space En, and then prove foal there exist q(q=n-p) quasi-Principaldirections.for F depending on the preceding p orthonormal directions. As applicance ofthe preceding result, we derive that there exist at least two orthonormal principaldirections of strain in arbitrary plane of body which is in homogeneous deformation,and strain energy density is.function of 5 real numbers under arbitrary quasi-principalbase.for the preceding nonsingular linear transformation.

不平行方向导数下的二元函数全微分

通过利用线性代数中自变量空间的基变换方法,推演出二元函数全微分的两个方向不平行的方向导数的线性组合表示,然后在自变量空间的一般可逆变换下推演出全微分的这种表示,推广了二元函数全微分的表示形式,并解释了其几何意义.

基于路侧多机视频目标关联与轨迹拼接的车辆连续轨迹构建方法

针对单个相机覆盖区域有限的问题,本文提出了通过路侧多个相机获取车辆连续轨迹数据的方法。在路侧端布置多台固定相机采集视频数据,采用直接线性变换算法解决相机外参造成的画面畸变问题;通过全时域抽帧提取图片训练样本,采用YOLOv5训练车辆检测模型;针对偶发的车辆漏检情形,通过完整性检查可以筛查出此类情况并修复;针对连续多帧漏检或误检导致的目标关联问题,通过异常轨迹核查算法及数据修复工具解决;针对相机斜下方区域的车辆轮廓变形问题,采用车辆检测轮廓修复算法解决车辆在不同路段检测框大小不一的问题;提出了基于车辆质心坐标匹配的方法实现相邻机位间的车辆轨迹拼接。基于上述多机视频目标关联与轨迹拼接方法,在多机位时间同步下构建了覆盖武汉珞狮路高架桥的车辆连续轨迹数据集,轨迹数据集验证结果表明:数据集涵盖从畅通到拥堵的各种交通状态,包含多段分合流区域,数据集连续时长达到3.5 h,覆盖区域1.41 km;车辆检测模型的召回率达到93.23%,准确率达到98.51%,F1分数为95.80%;数据集包含主路及各处匝道汇入的轨迹共25734条,其中覆盖道路全域的完整长轨迹15004条。本研究丰富了路侧多机视频目标关联与轨迹拼接方法,有助于路侧宽域车辆连续轨迹构建及交通管理与控制。

基于凸优化的立体透视X射线成像标记三维重建方法研究

针对立体X射线透视立体影像同一标记对应的两条视线并不严格相交导致无法精确重建标记的问题,文章提出了一种基于凸优化的由粗到细的两阶段标记三维重建方法。首先,使用传统的直接线性变换方法从间隔采集的两幅X射线影像中对标记进行三维粗重建;然后,将线性投影模型与两极约束结合起来,将三维重建优化问题转化为凸优化问题。在仿真血管支架标记数据和真实X射线血管支架标记图像上进行了重建实验。结果表明,文章所提出的方法比传统的重建方法获得了更好的结果。

基于改进DLT算法的单目标识别跟踪研究

为了提高DLT算法在视频中运动目标物体的跟踪鲁棒性、稳定性、实时性,对DLT算法进行改进。通过中值光流法计算初始位置和预测位置像素点灰度值的欧氏距离;运用一种新的在线学习机制P-N学习,用标记样本训练分类器,修改错误的正负样本,然后通过分类器对未被标注的数据进行标注,依次进行迭代训练;利用误差法和NCC法筛选出跟踪点,根据跟踪点的位置和距离的变化计算出目标框的大小和位置,实现目标跟踪。结果表明,改进后的DLT算法的目标跟踪的鲁棒性增强,能够根据目标框的实际情况获取有效的特征点,减少视频流中的目标过大或过小导致跟丢的情况。

基于图像坐标映射的电力线弧垂测量方法

针对弧垂测量中电力线形态特征提取与重构的问题,提出一种基于图像坐标映射的电力线弧垂测量方法。分析了边缘检测技术和弧垂测量原理,描述世界坐标系与图像坐标系之间的映射过程。依据图像内外方位元素计算像点在世界坐标系下的投影变换矩阵。建立实验模型进行仿真分析,得到电力线在实际运行中与标记参考点的空间关系,最终实现对电力线弧垂特征点的准确测量。通过合理选取电力线塔标记参考点,算法能有效进行弧垂尺寸的估计测算。实验结果表明,测量误差满足实际环境下电力线巡检的要求,提出的测量方法可为后续应用研究提供参考。

相似材料模型离层裂隙动态检测研究

为分析开采前后上覆岩层的移动变形规律,使用相似材料模拟工作面开采引起的离层裂隙变化。此研究借助近景摄影测量技术拍摄开采模型不同时刻的状态,基于SIFT检测算子进行影像匹配,通过二维直接线性变换将像点坐标转化在物方空间,采用Canny算子检测影像离层裂隙边缘。最后,将不同时刻离层裂隙矢量化,从而实现模型的动态检测。通过融合多种检测算子,提高了矿山开采相似材料模型的模拟精度,可以高效便捷地检测离层裂隙,能够为分析裂缝演变规律、制订开采计划提供重要数据参考。

摄像机位姿的加权线性算法

针对摄像机位姿问题提出了一种加权线性方法,其关键思想是通过加权使经典线性方法的代数误差近似于重投影算法的几何误差,从而达到接近于最大似然估计(Levenberg-Marquardt简称ML)的精度.通过对经典DLT(direct linear transformation)算法和EPnP算法使用加权的方法,给出了加权DLT算法(WDLT)和加权EPnP算法(WEPnP).大量模拟数据和真实图像实验结果均表明,WDLT和WEPnP算法不仅能提高DLT和EPnP算法的精度,而且在深度较小的情况下优于Lu的非线性算法.

基于数字化摄影测量的交通事故信息采集和过程再现

针对目前交通事故信息采集和过程再现存在的不足,建立了基于二维和三维直接线性变换法的摄影测量模型,分别采用两种方案对目标物进行三维重建的实验和结果的对比分析。以一起真实交通事故为例,运用摄影测量方法采集现场路面和车身变形的信息。以路面信息为事故再现的输入数据,求解事故车辆碰撞瞬时速度;以车身变形信息为评判依据,验证所求车速。重建结果表明,摄影测量方法可提高交通事故信息采集效率和事故再现精度。

数字近景摄影测量技术在矿山地表沉陷监测中的应用研究

为了解决传统的矿山地表沉陷监测方法存在的劳动强度大、不能实时观测、难以获得瞬时3维移动变形信息等缺陷,提出了一种利用基于非量测数相机的数字近景摄影测量技术进行塌陷区沉陷监测的方法。该方法首先利用标定过的高分辨率数字相机获取塌陷区的数字立体影像像对;然后采用相对定向、影像匹配等摄影测量解析处理技术提取塌陷区地表的数字高程模型;最后通过与该区域开采前数字高程模型对比分析来完成塌陷区沉陷范围、深度、体积等沉陷参数计算。应用研究结果表明,数字近景摄影测量的测定精度基本可以满足这次应用条件下沉陷监测的精度要求。该方法为矿山地表塌陷区的沉陷监测提供了一条可行的途径。

基于视频图像与直接线性变换理论的车辆运动信息重构

运用摄影测量中的直接线性变换理论,并根据事故现场的标记点信息,解得正投影变换的二维直接线性变换系数。通过对事故监控视频进行解帧得到相片组,在解帧相片组上标记车轮与道路的接触点,并对车轮标记点进行正投影。由标记点拟合出轨迹曲线,再通过积分求得轨迹曲线的长度,结合视频的帧频信息,进而求得肇事车辆的车速等。以一起真实交通事故为例,运用该方法,求得其运行轨迹长度和车速等数据。

双目立体视觉系统摄像机标定

对摄像机参数标定是三维定位的关键.制作了平面式标定板,将标定板中圆的当量中心作为标定用参考点,这样可以有效避免测量误差.采用线性和非线性结合的方法标定摄像机参数,首先利用直接线性转换模型(DLT)得到投影矩阵,通过约束条件分解参数矩阵,分别求出摄像机内部参数;然后将得到的标定参数作为初值,代入非线性方程进行优化,得到精确的标定参数.非线性优化采用Levenberg-Marquardt迭代法.试验表明,标定参数与出厂参数有一定差异,但和实际情况完全吻合.

基于变高单应的单目视觉平面测量方法

针对河流水面成像测速等应用中采用单台非量测相机的变高平面测量,提出一种基于变高单应的视觉测量方法。方法在三维透视投影模型的基础上,结合水位和比降系数描述的水面高程模型建立图像平面和待测水面间的变高单应关系,解决了现有平面单应方法中控制点布设和水面高程变化的难题。设计了一种像差修正的直接线性变换法求解变高单应,有效改善了非量测相机的测量精度。试验重点分析了存在弱控制的条件下控制点布设、畸变像差、水位误差和倾斜视角对方法的敏感性。结果表明,在控制场布设条件良好的情况下,方法的坐标解算精度可以达到5 mm以上,能够满足中小河流的水面成像测速需求。

地面三维激光扫描仪与外架数码相机间安置参数的高精度标定

提出了地面三维激光扫描仪与外置数码相机安置参数的高精度标定方案。首先,利用商业化近景摄影测量系统对相机内参数进行单独标定;然后,利用回光反射标志作为二维和三维匹配的同名控制点,对直接线性变换进行拓展应用,在算法迭代过程将内参数作为已知值对外参数进行求解;最后,根据相机数据采集特点确定其拍摄全景时多张影像之间的位置关系,对多张影像的外方位元素进行求解,从而实现全景点云与全景完整影像之间的映射。进行了实验测试,利用安置参数标定结果反求验证点像素坐标与真实测量结果之差验证了本文标定方法的精度和可行性。实验显示:点云与影像间的映射精度可达到1像素左右;相机拍摄全景获取的影像与全景点云可以实现正确映射,表明提出的标定方法正确,满足纹理贴图及将影像作为特征提取辅助信息的精度要求。

百ns直线型脉冲变压器模块仿真及初步试验

短脉冲直线型脉冲变压器(LTD)是近年发展的一种新型脉冲功率驱动源新技术,LTD模块化后可方便地串、并联使用。为了紧跟国际上短脉冲LTD技术,进一步拓宽其应用领域,介绍了LTD的基本原理后根据国内脉冲电容器、高频磁芯和绝缘子的技术水平,提出了一种电流上升时间约100ns、电流峰值约100kA的一级LTD模块的技术方案;重点介绍了设计模块的结构及磁芯材料的选取;利用通用电路仿真软件Pspice建立了相应的模拟电路模型,并计算了输出参数;在充电±35kV时对设计方案进行的一路单元初步实验中得到短路电流幅值7kA,上升时间(10%～90%)约86ns,单个回路电感约270nH。实验结果表明,设计方案能达到预期指标。

线阵推扫式影像近似几何校正算法的精度比较

线阵推扫式影像严格几何校正需要轨道星历参数和传感器参数 ,但在实际应用中有时无法得到这些数据 ,此时一般采用直接线性变换、一般多项式、改进多项式、有理函数等模型进行近似几何校正。在简要介绍了几种近似算法的数学模型后 ,重点讨论了利用SPOT和IKONOS图像所进行的各种实验分析和精度比较。结果表明 :有理函数模型精度最高 ,可达到子像素级 ;直接线性变换模型的精度在控制点分布状态良好时可达到 2个像素 ;一般多项式模型的精度 ,对于平坦地区的影像大约在 1个像素左右 ,但受地形起伏的影响较大 ;改进多项式模型的精度随多项式的阶数变化而变化 ,几乎不受地形起伏的影响 ,选择适当阶数的改进多项式模型可以获得较高的几何校正精度。此外 ,在选择某一种方法进行线阵推扫式影像近似几何校正的时候 ,还应该综合考虑精度、算法复杂性、对已知数据的要求等多种因素。实验表明 :对于线阵推扫式影像的近似几何校正 ,改进多项式模型精度较高、计算量较小、对控制点要求较低 。

300kA直线型变压器驱动源模块实验研究

介绍了14支路并联的300kA百ns直线型变压器驱动源单级模块的结构和关键部件。模块通过采用双端引出电极电容器以及小型多间隙串联气体火花开关,可以并联更多的支路数,减小回路电感,提高储能密度;通过采用非晶磁芯,减小磁芯损耗,提高模块耦合效率。实验研究了初级气体开关工作系数对模块输出的影响,实验结果表明:模块开关电压工作系数达到0.7,多间隙串联开关才能较好同步放电;给出了快直线型变压器模块的初步调试实验结果,在模块充电±90kV,开关气压0.32MPa情况下,匹配负载电流峰值可达到302kA,上升时间约100ns,负载上获得的峰值功率为23GW。

相似材料模型变形测量中的数字近景摄影测量监测技术

利用高分辨率数字相机获取模型不同时刻的数字立体影像像对,通过模型上布设的像控点和测点,利用直接线性变换提供的概略初值,由理论严密的自检校光束法平差完成高精度的平差计算及相似材料模型的变形测量.试验表明:该方法可以克服传统模型测量方法的缺点,具有测量精度高、信息容量大、方便易行等优点,可以实现实时观测和以影像方式记录模型破坏形态.

矿山条带开采相似材料模型变形测量

针对传统模型观测方法中存在的观测装置或传感器安装麻烦、工作量大、采样点有限等缺点,引入计算机视觉和数字近景摄影测量技术量测模型变形。用高分辨率数字相机获取不同模型,模拟开挖状态下的多组数字影像,选取二值化阈值对图像进行分割,根据标记区域的形状参数自动检测和识别标志点,通过边缘跟踪和椭圆拟合算法确定标志点中心坐标;推导了用二维直接线性变换关系式和共线方程分解出影像外方位元素初值的实用算法,利用光束法平差对标志点空间坐标进行精确定位。试验结果表明,空间坐标的测定精度高于±1mm,所测位移场与实际变形情况较为一致,可以满足矿山岩层和地表移动相似材料模型观测要求。

低合金钢热膨胀系数测定和分析

按照国标对某热连轧生产线上的两种典型钢种的热膨胀系数进行实验测量,得出其线性热膨胀率、平均线膨胀系数和瞬时线膨胀系数随温度的变化曲线,对比分析了钢种的化学成分对总膨胀量的影响实质以及取样方向对膨胀系数的影响.结果表明:金属材料的化学成分主要通过影响相变点温度而影响膨胀量;取样方向不影响金属材料的膨胀系数,即膨胀系数是各向同性的.实验得到两个钢种在不同温度段的热膨胀系数值,为实际的宽度在线控制提供了依据.