圆形目标图像定位与归一化旋转研究

在图像配准过程中,图像存在一定角度旋转是常见的问题,会造成后续视觉任务处理困难。同时,由于圆形目标图像不具有明显的外轮廓定位信息,故当其发生一定角度旋转时,检测难度有所增加。以多种圆形目标图像为研究对象,研究了常见的圆定位算法和旋转角度检测算法。实验结果表明,最小二乘法进行圆定位的误差最小,基于Zernike矩的旋转角度检测算法可以在兼顾速度的同时,达到较高的检测精度。

基于点云旋转归一化的猪体体尺测点提取方法

家畜体尺测量是现代畜牧业研究的重要课题,而体尺测点的提取是体尺测量过程中的关键。为了解决猪体点云的三维体尺测点的自动提取问题,提出了一种基于旋转归一化的猪体体尺测点提取方法。对于采集的猪体点云数据,首先利用随机采样一致性算法删除地面区域并提取目标猪体,同时存储地面法向量;然后采用基于地面法向量矫正的主成分分析方法对猪体点云进行旋转归一化,将其统一到标准测量坐标系;最后利用体尺测点的几何形态特征和测点间的结构关系提取猪体体尺测点。试验结果表明,基于地面法向量矫正的主成分分析方法可以得到较好的旋转归一化结果,使猪体的体长,体高和体宽方向基本与坐标系的x轴,y轴,z轴相一致,体长、体宽、体高、臀宽和臀高测点提取结果与实际的体尺测点测量结果位置平均误差在16 mm以内,与其他体尺测点检测方法相比,该方法可以对输入猪体的点云方向进行校正,输入的猪体点云体高方向不需要和相机坐标系的任意一个坐标轴平行,降低了原始数据获取难度。该方法可为猪体的自动化体尺测量提供参考。

一种结合法线分布特征的三维模型旋转归一化方法

三维模型坐标归一化是三维模型检索中的一个重要预处理步骤,其重点是旋转归一化.提出一种基于模型表面的法线分布特性来调整连续主成分分析方法选取的旋转主轴的方法.从人的认知习惯出发,将三维模型的表面法线分布特性归为无明显的法线分布方向、具有显著的最大法线分布方向以及具有2个显著的法线分布方向3类;借助法线分布直方图对模型的法线分布特性进行分析和归类,并根据归类结果采用有针对性的主轴修正策略.实验结果表明,与连续主成分分析方法相比,文中方法能得到更理想的旋转归一化结果.

基于旋转圆盘的蚕茧点云旋转归一化配准算法

选茧工作中,通过蚕茧点云数据可以获取蚕茧的空间信息,如虫鼠口大小位置、表面凹陷程度等,并以此进行识别。蚕茧点云配准是点云数据获取的关键步骤。针对蚕茧点云配准效率低、易陷入局部最优解的问题,首先,基于三维空间刚体运动原理,根据任意两组标定模型点云之间的旋转关系及坐标映射关系求解圆盘中心坐标;然后,根据扫描仪坐标系与圆盘坐标系在竖直方向上的平行关系,求解圆盘旋转轴方向向量;最后,通过圆盘的数学模型对多视角蚕茧点云进行旋转归一化,将其统一到同一坐标系下。文中提出利用标定模型与旋转圆盘的多视角蚕茧点云旋转归一化配准算法实现配准。试验结果表明,文中算法相较于ICP算法,平均均方根误差减少34.5%,平均距离均值降低84.4%,配准时间降低88.6%;相较于手动粗拼接+ICP算法,在仅增加3.4%平均均方根误差与3.0%平均距离均值的情况下,配准时间降低了93.5%。文中算法能够在保证蚕茧点云配准精度的前提下,有效提升蚕茧点云配准效率。

基于归一化小波域抗几何攻击的图像水印算法

在提出的新算法(NBWW)中,利用单位圆内的图像归一化进行几何失真的同步,水印的嵌入和提取在归一化域进行,嵌入时,利用9/7双正交小波对归一化图像进行两级小波分解,通过修改小波系数嵌入水印,同时利用Watson小波域量化噪声模型在不可见性和鲁棒性之间取得折中。实验结果表明,NBWW算法能有效抵抗旋转、缩放攻击,对JPEG压缩、加噪、滤波等常规攻击同样具有很好的鲁棒性和实用性。

一种结合局部对称的三维模型对齐方法

对称是自然界大多数模型具有的一种特征属性。针对三维模型坐标归一化过程中模型的对齐问题,提出了一种结合局部对称的三维模型对齐方法。通过三维模型的CPCA坐标轴确立其初始姿态,提出局部对称长度比来度量三维模型的局部对称性。以此为依据将三维模型分成两类,对于具有大于或等于2个局部对称平面的三维模型,利用最大局部对称长度比来确立最终姿态;对于仅有1个或没有局部对称平面的三维模型,通过面积替换质量,将模型达到力矩平衡时的姿态确立为最终姿态。算法既考虑到了模型的对称性质,又考虑了非对称模型的处理。实验结果显示了算法的有效性。

一种用最大法线分布方向修正CPCA主轴的方法

为了得到更合理的用于旋转归一化的主轴,综合利用三维模型的顶点位置和法线方向两种表面特性,提出一种用最大法线分布方向修正CPCA主轴的MNCPCA方法(maximum normal corrected PCA).为了增强算法的鲁棒性,首先借助一组法线参考方向来统计三维模型的法向分布直方图,避免了计算误差和错误法向的影响,再依据该直方图分析模型是否具有显著的最大法线分布方向.进而,在此基础上给出CPCA主轴的修正策略.实验结果表明,与CPCA方法相比,MNCPCA方法得到的主轴更符合人的认知习惯.

一种快速三电平逆变器SVPWM算法

针对基于直角坐标系的传统三电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法计算量大,实时性差,对控制器性能要求高的缺点,提出一种快速三电平SVPWM算法。该算法基于自然abc三相坐标系,无需坐标变换,比较三相输入参考电压的大小及符号便可以判断出参考电压矢量所处扇区,通过对参考电压矢量进行旋转归一化处理,可以将计算量减少到原来的1/6,无需三角函数及根号运算,易于数字化实现。仿真和实验结果验证了所提算法的有效性。

一种多电平逆变器简化SVPWM算法

为解决传统空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法应用于多电平逆变器时,参考电压矢量定位计算复杂、繁琐的问题,以中点钳位H桥5电平逆变器为例,介绍其拓扑结构及工作原理并提出一种基于αβ坐标系的简化SVPWM算法。该算法利用旋转归一化将其他5个扇区转化到第Ⅰ扇区,使计算量减少了5/6,通过使用一组公式可以快速判断参考电压矢量的准确位置,克服了传统SVPWM算法计算复杂的缺点。同时,该算法可以适用于更高电平。实验结果验证了所提算法的正确性与可行性。