基于曲率特征的文物点云分类降采样与配准方法

三维重构是文物数字化的关键技术,其中三维点云配准精度是评估重构质量优劣的重要指标之一。实际采样中,文物点云细节信息繁多,传统降采样后易出现细节缺失从而影响配准精度。为了解决这一问题,本文提出了一种基于曲率特征的文物点云分类降采样与配准方法。首先,通过线性矩阵激光测量获取文物的三维点云数据。其次,计算所有点的曲率值,并设置曲率阈值进行点云分类,不同点集按照其特征属性进行不同权重的降采样,从而最大限度地保留点云的形态特征和细节信息。最后,通过求解刚性变换模型实现点云配准。点云配准前的降采样处理后点云数据降至原始点云的1/3,与传统的整体降采样ICP方法相比,平均距离从0.89 mm约降至0.59 mm,标准偏差从0.29 mm约降至0.18 mm。在降低点云数据的同时也保证了配准的精度,适用于不同类型的文物点云数据。

分水线、汇水线的多分辨率多阈值提取分析

分水线、汇水线是水文信息的基础要素,其提取的方法有很多种。选择其中最为方便实用的一种作为研究方法,以四川省泸定县为研究区域,将DEM分辨率和平面曲率的阈值作为提取过程中的不确定性因素,通过分析不同分辨率DEM数据在设置不同平面曲率阈值情况下生成的分水线、汇水线的线密度的差异变化,从而体现出两者大小对分水线、汇水线提取的影响,为该地区水文参数的准确获取提供依据。

基于曲率频数统计的支护锚杆点云自适应提取方法研究

针对抽水蓄能电站地下厂房施工期拱顶的支护锚杆,提出了一种从激光扫描采集的洞室密集点云中提取支护锚杆点云方法.设计了锚杆点云初识别和锚杆点云精提取的洞室支护锚杆点云提取过程.首先对获取的密集点云进行保留支护锚杆轮廓特征的降采样,通过建立局部坐标系的点云坐标分布特征,结合支护锚杆的实际结构参数判定,初识别存在支护锚杆疑似点云的区域;再采用曲率阈值法精提取锚杆结构点云,分类提取支护锚杆部位点云.通过实际工程采集的支护锚杆点云提取处理试验,结果表明:设计的支护锚杆点云簇初识别方法准确率为100%;采用基于曲率频数直方图曲线拟合的曲率阈值确定方法具有较好的适用性,能够将洞室中4类特征支护锚杆点云从拱顶粗糙表面的密集点云中精确地提取出来,可为施工洞室点云精确配准和变形分析提供优质可靠的数据源.

基于八叉树编码的铸件点云融合简化方法

高精度三维扫描设备扫描后会产生高密度的点云,对存储容量要求高,处理算法耗时长。为了减少这两方面的需求,通常采用表面简化算法作为预处理阶段。针对铸件浇冒口切割的点云简化要求,提出了一种新的点云特征融合简化方法。首先通过八叉树编码将原始点云数据分成多个边长指定的子立方体,并保留离子立方体重心最近的点;其次,使用k-邻域法来得到点云的特征向量,从而计算出点云的曲率特征,根据可调曲率阈值将点云数据划分为多个区域;最后,将随机采样方法与基于区域重心的简化方法相结合,对铸件点云数据进行简化。结果表明,所提出的铸件点云简化方法与区域重心法和包围盒法相比,速度分别提高29.9%和33.8%,而且保留的特征点分别提高15.1%、19.2%;与随机采样法相比保留的特征点提高20%,简化率基本相同。因此,此方法能够获得有效准确的铸件点云简化数据,可用于提升自动化工业生产中铸件切割的准确度和工作效率。

一种高电源抑制比低温漂带隙基准电压源设计

针对传统带隙基准电压源温度系数大、电源抑制比低等问题,设计了一种低温漂高电源抑制比的带隙基准电压源。将具有二阶温度项的亚阈值状态NMOS管漏电流转化为电压,以消除输出支路三极管的二阶温度项,实现二阶温度补偿;增加了一个前置的新型预稳压电路,以提高基准源的电源抑制能力。SMIC 180 nm CMOS工艺下的后仿真结果表明,当供电电压为3.3 V时,在-40~140℃,温度系数为3.05×10-6/℃;在低于1 kHz的频率范围内,电源电压抑制比(PSRR)为-105 dB,整体静态电流仅为32μA。

区域生长和水平集相融合的肺部CT图像分割

为将肺实质区域从含有背景、噪声的胸腔区域里分割出来,首先,应用传统的区域生长法初步定位肺部边界轮廓;其次,去除肺部边界噪声,采用自适应曲率阈值法修复肺部边界;最后,应用水平集法中的DRLSE模型精确地分割出肺部区域。融合两种方法分割肺部区域,有效防止了图像边缘的漏检,可处理多种类型病变的肺部图像。在随机抽取的150例图像中,分割的准确率达到96.9%,分割一幅图像花费的时间约为0.72 s,具有很强的鲁棒性和较高的分割精度。本算法能精确完整地分割出肺部区域并保留了肺区内的细节信息。

基于路程预瞄的驾驶员模型

为真实反映驾驶员在人-车-路闭环系统中对汽车的操纵特性,提出了一种基于路程预瞄的智能控制驾驶员模型。通过对一段路程进行预瞄,提出了用于判断目标路径相对于预瞄方向的位置关系的路程预瞄曲率阈值理论,建立了预瞄距离可变的自适应跟踪模型,同时,建立了智能控制转向盘的决策模型,提出了最优速度控制策略。CarSim和Simulink联合仿真结果显示,建立的驾驶员模型具有较高的路径跟踪精度和合理的速度控制策略。

宽温度范围高精度带隙基准电压源的设计

为了满足市场对宽温度范围、高精度带隙基准电压源的需求,本文设计制作了一种新型带隙基准电压电路。设计采用多点曲率补偿技术,在温度较低时采用指数频率补偿,高温时采用亚阈值指数曲率补偿。采用电压-电流转换器对分段补偿电流在输出端进行整合,进而在-55~150℃的温度范围内进行补偿,得到低温度系数的基准电压。设计的电路采用CSMC 0.5μm CMOS工艺验证,结果表明:5V电源电压下,输出1.25V的基准电压;在-55~150℃的温度范围内温度系数为2.5×10^(-6)/℃,在低频时,PSRR为-66dB。带隙基准电压源芯片面积为0.40mm×0.45mm。

Bandgap Reference Design by Means of Multiple Point Curvature Compensation

A new method,namely multiple point curvature compensation （MPCC）,is proposed for the design of a bandgap reference,and its design principles, theoretical derivation, and one feasible circuitry implementation are presented. Being different from traditional techniques, this idea focuses on finding multiple temperatures in the whole range at which the first order derivatives of the output reference voltage equal zero. In this way, the curve of the output reference voltage is flattened and a better effect of curvature compensation is achieved. The circuitry is simulated in ST Microelectronics 0. 18μm CMOS technology, and the simulated result shows that the average temperature coefficient is only 1ppm/℃ in the range from - 40 to 125℃.

结合地面点和杆状物的车载激光点云自动配准方法

针对车载激光扫描在重访道路时多趟点云的配准问题,提出一种地面点和杆状物结合的点云配准方法。配准前通过梯度算法提取地面点,依据空间相对分布关系对目标点集与待配准点集进行自动配对。考虑到传统迭代最近点(ICP)算法对初始位置要求高等局限性,采取先高程后平面的配准步骤:首先高程配准,基于地面点使用体素滤波器强化地形特征,通过利用距离约束条件来获取准确匹配点序列并计算初始配准参数,为精确配准提供良好的位姿信息;其次平面配准,以杆状物为配准基元,在利用直通滤波限定杆柱状剖面的基础上添加表面曲率特征,并设定阈值剔除错误邻近点对,从而提高配准精度和速度;最后根据线性内插实现长路线点云平滑。实测数据验证了该方法的有效性,三轴配准参数残差低于4 cm,均方根误差在3 cm左右,配准效率较高,可为大场景车载激光点云的配准提供技术参考。