全视角高精度三维测量仪光学系统误差分析研究

大视角、高分辨率、低畸变光学成像系统是全视角高精度三维测量仪中最为关键的核心器件。现有三维测量仪实际使用过程中不可避免会产生各种误差,因此科学合理地评估和降低全视角高精度三维测量仪的测量误差具有十分重要的科学及工程应用意义。通过多角度、全方面分析定量研究了相机内方位元素标定误差对几何定位误差的影响,以及相机光学系统MTF分析、点扩散函数分析、波像差分析和公差分析对匹配误差产生的影响。研究结果表明,在各种影响三维测量仪光学成像系统测量误差的因素当中,相机的传递函数是影响系统三维定位误差最主要的因素,当系统MTFN值大于0.4lp/mm、系统几何畸变小于1个像素,PSF能量集中在以3μm为半径的圆环内(小于1个像素),且PSF峰值达到了0.9时,三维测量仪的定位误差可达到秒级精度。

精确三维数据测量的双目视觉系统优化设计

针对绝缘斗臂车空间机械臂中的双目视觉系统,研究了视觉系统中两个全景相机参数的最优设计和标定问题,构造了对系统中摄像机位置、方向和镜面形状等因素进行优化配置后的模型,以获得更高的三维数据测量精度。为了构造最佳视觉系统配置,根据数据计算过程中的误差传播分析、图像像素量化精度和角度分辨率变化,推导了三维测量误差模型的解析公式。然后,将该公式用于框架优化中,能够针对不同形状的系统设置环境找到最佳系统配置。对于具有长方体三维测量区域和相机放置区域的常规情况,利用所提出的解析公式推导其系统配置的次优解,并证明了该次优解的精度趋近于其最优解。最后,在实际应用案例中将所提出方法与现有的4种经典算法进行对比分析,结果表明本文所提出方法较经典算法至少减小了17.1%的测量误差,同时算法的运行速度提高了16.7倍,能够有效提高双目测距的准确性与鲁棒性。

常用食品接触材料三维测量技术和人工测量的对比研究

目的通过对比高精度三维测量技术与人工测量实验结果,对高精度三维测量技术测量不同材料的常用食品接触材料表面积的准确性和精确性作出评价。方法以6大类24种常用食品接触材料为例,采用高精度三维测量技术计算材料表面积幵与人工测量数据进行对比。结果人工与高精度三维测量技术的常用食品接触材料表面积测量相对标准偏差在6%以内。结论高精度三维测量技术测量结果稳定,在不同材质常用食品接触材料表面积测量中可保证一定精度且具有广泛适用性,具有稳定可靠的应用前景。

无人机倾斜摄影测量技术在道路工程测量中的应用研究

无人机倾斜摄影测量技术在工程测量项目中已广泛应用,较传统测绘技术手段具有效率高、作业成本低、作业方式灵活等优点,应用前景较为广阔。采用无人机倾斜摄影测量技术实施某道路测量项目时,同时采用人工测绘手段对特征点平面及高程成果进行了检核,成果精度满足设计及相关规范要求,为类似项目的实施提供了参考依据。

口内扫描与锥形束CT重建牙颌数字化模型的测量分析

目的比较采用口内扫描与锥形束CT(CBCT)两种方法重建的牙颌数字化模型测量结果的差异。方法选取于我院口腔科门诊行智牙拔除的患者12例,通过口内扫描与CBCT分别重建牙颌数字化模型(口内扫描模型、CBCT模型)。采用Mimics 15.01软件在两种模型上分别定点,测量上、下颌牙列所有牙冠的近远中宽度及牙弓宽度。采用SPSS 16.0软件包中的配对t检验、散点图和组内相关系数(ICC)评估两种模型的测量差异。结果两种模型中,上颌第一前磨牙、下颌尖牙、下颌第二磨牙牙冠近远中宽度的测量值间有显著差异(t=-3.302~4.225,P<0.01),余牙牙冠宽度及牙弓宽度的测量值间差异无显著性(P>0.05);两种模型牙冠及牙弓宽度测量值ICC>0.950,上颌前牙牙冠宽度测量值的一致性最好(ICC=0.953)。结论口内扫描模型与CBCT模型存在部分差异,在模型拟合时建议采用尖牙牙尖、第一前磨牙中央窝、第一磨牙中央窝及上颌前牙作为模型配准的参考点。

双斜切胎架总组定位技术研究

围绕双斜切胎架总组定位技术的改善,介绍了通过建立总组定位坐标系,使用基准点定位方法和三维精度测量分析技术的双斜切胎架总组定位新方法。通过在现场的实际应用,验证了此项工艺能够实现曲面分段快速精准定位,并且具有广泛的适用性,同时根据应用效果分析了本工艺技术带来的经济效益和社会效益。

应用计算机重建瞬时旋转轴精确评估腰椎节段稳定性及其临床意义

目的应用计算机三维重建技术结合瞬时旋转轴(IAR)理论评估在体腰椎节段稳定性及其临床意义。方法选取L4-5单节段不稳并伴有半年以上下腰痛症状患者42例作为病例组,70例健康成人作为对照组。采用三维CT扫描获得受试者中立位和右旋50°位腰椎DICOM数据,应用Mimics软件重建L1～S1的三维模型;以每节段下位椎体上终板重心为坐标原点建立局部坐标系,KINZEL法计算各节段运动椎体沿IAR旋转角度、IAR到坐标原点最短距离及IAR到坐标原点最近的P点坐标。采用独立样本t检验对两组间运动椎体沿IAR旋转角度及IAR到坐标原点最短距离进行比较,组内各节段间的比较采用单因素方差分析和两两比较SNKq检验。组间P点弥散程度的差异采用卡方检验进行分析。结果正常人群L4-5节段IAR到坐标原点最短距离大于其他节段(P<0.05);L5-S1节段IAR旋转角度大于其他节段(P<0.05),IAR到坐标原点最短距离小于其他节段(P<0.05)。病例组L4-5节段IAR到坐标原点最短距离及P点弥散程度大于对照组(P<0.05),两组间IAR旋转角度比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论计算机三维重建技术结合IAR理论既可为腰椎失稳的临床诊断和治疗提供理论依据,又可为腰椎不稳动力学机制提供精确的研究方法。

成都地区正常青年汉族人群上唇相关指标三维测量的初步研究

目的为成都地区正常青年汉族人群上唇相关指标三维测量数据库的建立进行先期调查,并建立参考数值。方法采用随机数字表抽样法纳入2012年9月至2019年12月于四川省人民医院就诊的志愿者。分别收集其面部多层螺旋CT(MSCT)资料,获取影像数据生成三维模型,并使用3-matic Medical 13.0软件进行分析,对上唇相关线性指标[人中切迹点-唇珠最低点(Ls-Sto)、唇珠最低点-下唇红唇缘中点(Sto-Li)、鼻唇点-唇珠最低点(Sn-Sto)、鼻唇点-人中切迹点(Sn-Ls)、人中切迹点-下唇红唇缘中点(Ls-Li)、右侧唇峰点-左侧唇峰点(CphR-CphL)、右侧口角点-左侧口角点(ChR-ChL)、右侧人中嵴中点-左侧人中嵴中点(MphR-MphL)、右侧鼻翼基底点-左侧鼻翼基底点(SbalR-SbalL)、唇珠最低点-颏唇沟点(Sto-Sl)]、比例指标[人中切迹点-唇珠最低点/唇珠最低点-下唇红唇缘中点(Ls-Sto/Sto-Li)、右侧人中嵴中点-左侧人中嵴中点/右侧口角点-左侧口角点(MphR-MphL/ChR-ChL)、右侧人中嵴中点-左侧人中嵴中点/右侧唇峰点-左侧唇峰点(MphR-MphL/CphR-CphL)、人中切迹点-唇珠最低点/鼻唇点-唇珠最低点(Ls-Sto/Sn-Sto)、唇珠最低点-下唇红唇缘中点/唇珠最低点-颏唇沟点(Sto-Li/Sto-Sl)],以及鼻唇角角度进行测量,并采用唇珠—双侧口角三点拟合圆法对上唇弧度进行测量,包括右侧口角点-人中切迹点-左侧口角点(ChR-Ls-ChL)、右侧人中嵴中点-鼻唇点人中切迹点中点-左侧人中嵴中点(MphR-A-MphL)、右侧鼻翼基底点-鼻唇点-左侧鼻翼基底点(SbalR-Sn-SbalL)。采用t检验比较不同性别、年龄(18~24、25~30岁)上述指标的差异,对于不同弧度位置指标的比较采用方差分析及SNK-q法进行分析。结果本研究共纳入150名志愿者,其中男性68名(45.3%),女性82名(54.7%),年龄为18~30岁,平均24岁。(1)不同性别之间比较:线性指标中Ls-Sto、Sto-Li、Sn-Sto、Sn-Ls、Ls-Li、CphR-CphL、ChR-ChL、SbalR-SbalL、Sto-Sl的差异具有统计学意义(P<0.05),MphR-MphL差异无统计学意义(P>0.05);比例指标中Ls-Sto/Sn-Sto、Sto-Li/Sto-Sl的差异有统计学意义(P<0.01),Ls-Sto/Sto-Li、MphR-MphL/ChR-ChL、MphR-MphL/CphR-CphL的差异无统计学意义(P>0.05)。鼻唇角差异无统计学意义(P>0.05);弧度指标中ChR-Ls-ChL差异具有统计学意义(P<0.05),MphR-A-MphL、SbalR-Sn-SbalL差异无统计学意义(P>0.05)。(2)不同年龄组之间比较:各个线性指标、比例指标、鼻唇角、弧度指标差异均无统计学意义(P>0.05)。(3)不同弧度位置之间比较:3个不同弧度位置的弧度值比较差异具有统计学意义(P<0.01),ChR-Ls-ChL分别与MphR-A-MphL、SbalR-Sn-SbalL比较差异有统计学意义(P<0.01),MphR-PoinA-MphL与SbalR-Sn-Sbal之间差异无统计学意义(P>0.05)。结论该研究基于MSCT影像资料完成了成都地区正常青年汉族人群上唇相关指标三维测量数据的先期调查,并建立了参考值,可通过获得的数据集为临床评估、设计提供直观的参考资料。此外,通过测量上唇的弧度评估上唇是一种新的测量方法,能有效地反映上唇的生理弧线。

Analysis on accuracy of Engineering Star RTK in cadastral survey based on SOUTH-CORS

Currently,with the fast development of GPS technique,GPS RTK is rapidly being applied to the cadastral survey. GPS RTK technique not only improves efficiency and accelerates the rate of mapping,but also increases economic efficiency. The authors introduced a method for GPS RTK rapid positioning,which uses continuous operational reference system (CORS) as a base station to change the method of previous map drawing by obtaining real-time three-dimensional coordinates of boundary points and statistically analyzing with the three-dimensional coordinates obtained by Total Station to get the accuracy of GPS RTK real-time coordinates. The application of GPS RTK in practical measurement was discussed when the data link had been lost especially. The results show that the three-dimensional coordinates measured by total station can be replaced by real-time three-dimensional coordinates measured by Engineering Star RTK in the CORS.