基于移动窗口的最小二乘曲面拟合算法及其应用

点云滤波是地面三维激光扫描数据处理的重点和热点问题,也是点云数据处理的一项关键工作。本文在阐述了目前几种主要的点云滤波方法的基础上,提出了基于移动窗口最小二乘曲面拟合算法,详细介绍了该算法的基本原理、实现过程及其应用。该算法具有拟合曲面精度高、光滑性好等特性,经试验数据分析,该算法在点云数据率处理中取得了良好的滤波效果,能够有效对点云进行分类,去除点云噪声,很好保持了地形特征,获得高精度建模数据。在实际工程中得到了广泛应用。

基于最小二乘曲面拟合的流量计量温度补偿算法

针对时差法超声波式热量表流量计量结果受流体温度影响而存在的非线性误差问题,提出了基于最小二乘曲面拟合的温度补偿算法,通过建立温度和流量之间的非线性映射模型实现温度补偿。在实现温度补偿后,针对超声波式热量表自身计量特性的差异,进一步提出多温度点误差二次修正算法,根据相邻温度点的流量计量误差和可变权值计算当前的流量计量误差,对误差进行二次修正,实现流量计量的全局优化。实验表明,流量计量误差在±2.0%以内,具有较高的工程应用价值。

基于曲面拟合的水泵水轮机全特性曲线的新变换

为了消除由于水泵水轮机全特性曲线的"S"特性所引起的单位流量和单位力矩的多值性和变换后曲线的不均匀性,实现计算机存储数据的连续性,提出了水泵水轮机全特性曲线的新变换方法.该方法引入了导叶相对开度以获得均匀分布的变换曲线,然后利用最小二乘曲面拟合法对其进行曲面拟合,给出了可连续求导的连续性拟合函数.采用此变换方法可以实现在同一过渡过程中全开到全关(或从全关到全开)的各种水力瞬变过程的计算,改善了各种导叶开度工况特别是零开度和小开度工况全特性曲面的拟合精度.

网络流与曲面拟合结合的相位解缠方法

相位解缠是干涉合成孔径雷达信号处理的关键步骤之一,而噪声和数据欠采样等因素的存在使得这一过程非常困难。网络流算法有效抑制了噪声对高相干区域的影响并且能够克服"孤岛现象",能够把误差传递限制在一个很小的范围内,但是由于噪声的影响,解缠结果还是会有明显的"尖峰毛刺"现象。针对网络流的特点,结合残差点的思想和曲面拟合法提出了一种新的相位解缠算法。新的算法根据相关度从初步解缠结果中找出噪声点,然后运用最小曲面拟合法重构值代替噪声点的数值,最后沿着已保存的积分路径更正所有包含此误差点的路径的结果。重复迭代直至将所有的噪声点全部消除,最终的解缠结果是由多个最小曲面多次构成。仿真实验和实测数据实验都证明新算法可以有效改善解缠结果中的"尖峰毛刺"现象的同时,可以进一步抑制解缠误差的传递,提高解缠精度。

陡坡密集点云双重滤波方法研究

用地形三维激光扫描仪监测陡坡表面的细微变化,关键技术之一是对原始点云的精确滤波,即从密集点云中准确滤除非地形点,保留真实地形点。针对地势陡峭、表面复杂、植被多、密度分布极不均匀的陡坡点云,笔者发展了一种双重滤波方法:在对原始点云进行投影面变换的基础上,采用变窗口均值限差法滤除明显的非地形点,完成粗滤波;通过局部区域增长法找出绝大多数地形点,以占优势的地形点为参考,用局部最小二乘曲面拟合法对剩余未分类数据点进行检核,分离出非地形点,完成精滤波。文中选用3个不同类型的陡坡点云实例验证了该方法对于陡坡密集点云具有良好的滤波效果。该算法对野外大场景三维激光扫描点云滤波也有一定的参考价值。

一维光子晶体结构参数对禁带带隙的影响研究

采用平面波法(PWM)计算一维光子晶体的带隙结构。分别就构造一维光子晶体结构的高低折射膜层的介电常数及填充比(高折射膜层的厚度与晶体周期长度的比值)对禁带带隙宽度的影响作出分析。通过最小二乘曲线和曲面拟合得到带宽与介电常数或带宽与填充比的函数关系图,以确定最佳的禁带带宽,从而设计一维光子晶体的周期结构。对高低折射膜层为G aA s/空气组成的一维光子晶体,介电常数比约为13/1,当填充比为0.16时,计算得禁带带宽为0.2564×2πc/Λ,禁带的中心频率为0.3478×2πc/Λ,与实验数据吻合。

全站仪在天线测量中的应用

首次将全站仪极坐标测量系统用于天线测量的工程中,坐标测量采用TDA5005全站仪配合测距反射片。分析了全站仪极坐标测量系统基本应用条件,导出了反射片入射角计算公式,给出了测量点布局,分析了数据处理方法的原理并给出了计算结果,总结了全站仪测量系统用于天线测量的实施方法和优点。天线电测结果验证了天线机械调整的正确性。

山东地区地磁背景场的变化特征

本文利用按距离加权最小二乘曲面拟合的方法，对山东地区近期地磁场中总强度Ｆ值及垂直分量Ｚ值的观测资料进行了计算及分析，得到了山东地区地磁背景场近期的变化特征。结果表明：山东地区地磁背景场在地震活动平静状态下其变化特征与地理纬度的改变密切相关，而与地理经度的改变关系不大；Ｆ值或Ｚ值等值线的分布与地磁台分布状况有关，Ｆ值和Ｚ值随时间的增加而增大。

基于模糊均值聚类算法的灰度不均匀脑MR图像的分割

磁共振图像经常被含有缓慢变化的灰度不均匀场所破坏,不均匀场会造成同一组织的灰度发生变化,从而影响计算机辅助诊断的准确性。传统的基于灰度信息的分割方法对具有不均匀场的磁共振图像分割效果往往并不理想。文章改进了基于灰度信息的模糊C均值(FCM)算法,将偏移场模型、代表图像空间信息的邻域控制信息和最小二乘曲面拟合方法有机结合,能同时实现图像的校正和聚类,适用于灰度不均匀脑部磁共振图像的分割,分割精度明显优于已有的基于FCM的分割方法。

一种压阻式压力传感器全温区温度补偿方法

针对压阻式压力传感器因热零点漂移、热灵敏度改变以及热迟滞效应引起的误差,提出一种压阻式压力传感器全温区温度补偿方法。该方法是在温升和温降全温区样本采集的数据基础上,采用最小二乘法曲面拟合原理对压阻式压力传感器进行数字补偿。通过对传感器进行实验标定和误差分析,并与常用的单一温升样本采集并进行数字补偿的方法进行对比,结果表明该方法能有效降低传感器因热迟滞效应引入的误差,提高传感器在全温区内标定点和非标定点的测试精度。同时,该方法校准参数少,计算量相对较小,对于硬件要求较低,达到在性能和成本之间的良好平衡,是一种实用性较强的在线补偿方法,具有较强的工程应用价值。

基于特征提取的三角网格模型区域分割算法研究

提出了一种基于特征提取的区域分割的模型简化算法,采用相邻三角形的法矢夹角与预先设定的角度阈值相比较,进行特征的提取,用区域生长法进行非特征区域的划分,获得了特征区域数据。通过与单个角度阈值特征提取的区域分割算法进行比较,对分割后的区域进行最小二乘曲面拟合。结果表明,该区域分割法得到的曲面拟合后误差更小。

基于数值模拟的轴对称矢量喷管性能预测数学模型

基于三维数值模拟,对不同轴对称矢量喷管在多种工作状态下的内外流场进行了研究,分析了扩张角及扩张段长度对喷管有效矢量角的影响.基于最小二乘曲面拟合理论,建立了自变量包括扩张角、扩张段长度/喉道直径、落压比/设计落压比、几何偏转矢量角的多变量轴对称矢量喷管性能预测数学模型,并根据已有实验数据,对该模型进行了验证结果表明:推力系数误差最大为0.41%,流量系数误差最大为1.58%,矢量角误差最大为1.76°.建立的数学模型通用性较强,实现了用统一的模型对不同喷管性能参数进行预测和分析,具有一定的工程意义.

多声道超声流量计计量误差补偿研究

传统的超声波流量计在实际应用中面临很多挑战,其中最显著的是计量误差问题,这些误差主要是由流体温度、管道内外径和管道压力等流体相关环境因素以及在测量过程中的时间差因素等产生的。因此,本文提出基于最小二乘曲面拟合的多声道超声流量计计量误差补偿研究。对超声流量计的计量误差进行分析,并对该计量误差进行有效补偿。根据最小二乘曲面拟合构建误差补偿模型,对超声流量计计量误差进行精准估算与补偿。试验结果表明,基于最小二乘曲面拟合的温度补偿方法能够对流量计的计量误差进行补偿,保证多声道超声流量计的计量精准度。