一种基于B样条曲线拟合的带式输送机煤流量激光检测方法

针对带式输送机运输煤炭过程中煤流量检测难度较大且精度较低的问题,提出了一种基于B样条曲线拟合的带式输送机煤流量激光检测方法。利用激光测距仪获得了输送带上煤流的横向轮廓数据,将数据预处理后,使用三次准均匀B样条曲线拟合方法进行拟合,再通过梯形面积累积法计算出煤流轮廓截面积的瞬时值,并通过面元积分法,结合输送带的运行速度、煤炭密度等参数,实现对输送带煤炭流量的实时检测。搭建了基于LabVIEW2018的数据传输系统和煤流量计算系统,并进行了仿真实验。实验结果表明:该方法能在保证测量稳定的情况下有效减小数据噪声,测量精度达到92%以上,具有较强的可行性和有效性。

基于改进麻雀搜索算法的B样条曲线拟合方法

航空发动机叶片气动性能设计的改进要求叶片加工系统采用高精度、高效率的加工工艺,基于传统建模方法的叶片加工系统已难以满足当前的加工需求。提出一种基于改进麻雀搜索算法(SSA)的拟合方法,旨在利用最少控制点高效地达到曲线拟合的目标精度,进而提升传统建模方法的精度和效率,建立适用于数字孪生生产环境的高精度、高实时性的三维叶片模型,提高航空发动机叶片的加工合格率。启发式优化算法在B样条曲线拟合中存在收敛慢的问题,而SSA不断跃向最优解的特性使其能快速收敛。基于此,改进SSA的位置更新函数并给出内节点向量更新范围的概念,通过自动迭代内节点向量配置,利用最小二乘法计算最优控制点,依据局部和全局误差计算适应度值并参与下次迭代,多次迭代后得到符合目标精度的拟合曲线。此外,为提高SSA搜索最少控制点的效率,设计一种二分搜索方法。采用某型叶片截面数据进行拟合验证,结果表明,与传统定义节点向量方法和经典优化算法相比,该方法具有较高的拟合精度和收敛效率,在20和80个控制点下分别取得了1e-3 mm和1e-5 mm左右的拟合精度,在5e-3 mm目标精度下,收敛效率较粒子群优化算法、标准SSA分别提升了14.5%~97.8%和35.8%~70.1%,搜索最少控制点的效率较传统方法提升了34.7%~49.6%。

数控加工中连续微线段轨迹的B样条曲线拟合

为解决数控系统进行连续微线段加工时加减速频繁、运行速度缓慢、加工路径不连续等问题,提出了最小二乘3次B样条曲线逼近拟合算法,采用该算法实现对连续微线段的逼近.文中通过分析连续微线段加工路径的几何特性,提出了采用圆弧近似法计算的弓高误差准则,并选择满足条件的可拟合点集,将拟合的曲线相对于原有路径的偏离误差控制在要求范围内.实例仿真结果表明,该算法可在保证拟合精度的同时有效地拟合连续微直线段.

基于三次B样条曲线拟合的列车定位方法研究

高效率和高精度的列车定位方法是列车运行控制系统的核心。针对单一的地图匹配方法存在定位精度不高、可靠性差的问题,并提出了基于三次B样条曲线拟合的列车运行综合地图匹配方法。根据哈尔滨西至长春铁路线的实测数据,首先利用三次B样条曲线拟合的方法确定列车的行驶路线,其次利用变步长复化辛普森公式计算列车的运行位置,最后与最小二乘曲线拟合列车定位方法进行了对比。实验结果表明,三次B样条曲线拟合法的稳定性和精确性更高,可以满足时速200 km/h的高速列车定位系统的要求,并且残差控制在-4.262~5.911的范围内。

基于三阶样条曲线拟合的改进Snake模型在医学超声图像分割中的应用

鉴于医学超声图像所具有的复杂性,采用基于样条曲线拟合的改进Snake模型来实现对心脏超声图像的分割.为了克服传统Snake模型对初始轮廓的依赖性,采用扇形法获得靠近目标边界的初始轮廓点,并且得到的轮廓点是有序点集.能量最小化过程运用贪婪算法来获得图像的特征边缘点,最后采用三阶样条拟合的方法来获得连续的图像边缘.实验结果表明,采用本方法可以获得连续、封闭的边缘曲线,能够较好地将目标从图像中提取出来.

样条曲线拟合和计算机辅助技术下的图形图像数字矢量化

在社会发展的过程中,需要生产不同类型、不同结构等的产品以满足用户的不同需求。为了降低产品的生产成本,并提高市场的竞争力,需要从产品的设计、制造、管理等方面入手,加强产品的设计,优化产品生产制造技术等。结果表明,应用图形图像数字数量化分析,可以提高产品设计的质量,优化设计,有效地降低生产成本,提高市场竞争力。

基于三次B样条曲线拟合的智能车轨迹跟踪算法

针对传统几何轨迹跟踪算法切向角获取依赖高精度惯导设备的问题,提出了基于三次B样条曲线拟合的轨迹跟踪算法。首先,通过对先验地图中的离散轨迹点进行拟合生成平滑轨迹线;然后,根据轨迹方程通过插值法重新生成离散路点,并计算各个路点处的切向角,从而实现了对多传感器融合轨迹的优化与跟踪。在真实的智能车实验平台上,用所提算法对20 km/h低速绕圈和60 km/h较高速度直道两种典型场景进行了在真实道路下的跟踪测试。在低速大曲率和较高速度直道两种典型场景下,所提算法轨迹跟踪的最大横向误差均保持在0.3 m以内。实验结果表明,该算法有效解决了传统几何轨迹跟踪算法对惯导设备依赖的问题,同时保持了较好的跟踪性能。

基于正则渐进迭代逼近的自适应B样条曲线拟合

基于渐进迭代逼近(PIA)的数据拟合方法以其简单和灵活的特性获得了广泛的关注。为了获得高保真度的拟合曲线,提出了一种基于主导点选取和正则渐进迭代逼近(RPIA)的自适应B样条曲线拟合算法。首先根据数据点的曲率估计选取初始主导点并生成初始PIA曲线。然后,借助于拟合误差和数据点集的曲率分布选取加细的主导点及实现PIA曲线的更新。得益于基于曲率分布的主导点选取,使得拟合曲线在复杂区域分布较多的控制顶点,而在平坦区域则较少。通过正则参数的引入构造了一种RPIA格式,提升了渐进迭代控制的灵活性。最后,数值算例表明相比于传统最小二乘曲线拟合该算法在使用较少数量的控制顶点时可实现较高的拟合精度。

基于样条逼近与曲线拟合的欠驱动仿生机器人运动规划

研究欠驱动六足仿生机器人简化模型(RRRobot)运动规划问题。根据RRRobot动力学模型,以能量损耗最小为目标,提出将曲线拟合和样条逼近技术与粒子群优化方法结合的算法,对RRRobot运动规划进行优化。仿真实验结果表明,所提出的算法对解决运动规划的优化问题是有效的,对RRRobot模型终端位形的误差有明显的改善作用。

离散数据点的B样条曲线精确拟合

给出了用Ｂ样条曲线拟合离散数据点的一种算法，首先利用所给的离散数据点，确 定出拟合Ｂ样条曲线的分段连接点，即尖点和局部曲率最大点，然后假设拟合点残余误 差为白高斯噪声，采用贝叶斯判定律确定每一段拟合曲线的最佳阶次与控制顶点数目， 顺利实现Ｂ样条曲线拟合。实验证明采用该算法可以获得更佳的Ｂ样条曲线拟合。

基于曲线拟合的干涉合成孔径雷达(InSAR)复图像自动配准算法

由于乘性噪声和相干斑的存在,干涉合成孔径雷达(InSAR)复图像对的配准算法比传统的图像配准算法更困难。该文提出了一种基于B-样条曲线拟合和匹配的InSAR复图像对的自动配准算法,能够有效地配准InSAR复图像对。在利用最小二乘法建立配准参数后,应用两步法完成了亚像元级配准。实验结果表明,该算法具有较高的精度和稳健性。

基于北斗卫星的缓和曲线信息列车运行综合地图匹配方法研究

为了提高列车定位系统的精度,基于三次B样条曲线拟合的方法,并且将复化梯形公式应用到经典的投影算法中,得到了列车运行综合地图匹配方法.仿真的数据来自于我国自主研制的北斗卫星导航系统,利用哈尔滨西至长春铁路线的部分实测数据进行算法验证,建立了匹配列车行驶路线的数学模型.实验结果表明,该算法可以准确的识别出运行速度为200 km/h的高速列车的行驶轨迹,误差精度符合电子地图匹配的要求,残差在-0.207~0.232的范围内.

基于三维点云建模的单木胸径非接触式测量

为提升单木胸径三维点云非接触式测量的便利性和精度,提出一种基于三维点云建模的单木特征参数提取与检测方法.首先,采用IMAGER 5010陆地式三维激光扫描仪获取单木多方向点云数据,并采用最近点搜索法实现多方向点云配准;其次,结合统计滤波和几何滤波滤除大尺度点云噪声,采用改进的双边滤波算法消除小尺度点云噪声,再通过包络网格法进行点云数据精简;然后,通过蚁群算法对单木胸高处的散乱点云进行优化排序;最后,对胸高处的排序点云进行三次B样条轮廓线拟合及单木胸径计算.实验结果表明,本方法可有效实现多方向点云配准和滤除不同尺度点云噪声,蚁群算法可以较好地逼近全局最优解、收敛效率高,采用蚁群算法对胸高处散乱点云优化排序后,单木胸径的测量精度和稳定性都得到较好的提升,测量相对误差均在技术规定的1.5%以内,可实现单木胸径的远距离非接触式快速精确测量.

仿生翼型参数化设计及其应用研究

翼型是流体机械叶片的剖面形状,广泛应用于航空航天、石油化工,水下机器等领域,但在水力机械领域缺乏以水动力为基础的相关仿生翼型研究.以鲟鱼为研究对象进行仿生设计,提出了控制点局部加密的分段式非均匀B样条拟合方法,借助大涡模拟方法仿生翼型的升阻特性、绕翼速度分布等.结果显示,在保证仿生翼型拟合误差的前提下采用的控制点局部加密的方法可以大大减小控制点个数;曲线拟合误差越大会影响流体绕翼的速度分布发生变化,增大翼型尾缘近壁面附近不稳定漩涡区域,造成升阻比下降;将仿生翼型应用于喷泵时发现,与传统NACA0015翼型得到的叶轮相比,仿生翼型得到的叶轮在设计工况下泵扬程和效率更优;曲线拟合误差越大会造成泵效率下降.

基于样条函数改进的傅里叶积分重建算法研究

为提高曲面物体三维廓形的重建精度,提出了一种基于样条函数曲线拟合改进的傅里叶梯度积分算法。通过使用样条函数表示曲面梯度改进算法中的southwell模型来提高模型精度,改进后对曲面梯度计算的southwell模型进行反对称周期性扩展,对扩展后的southwell模型进行二维离散傅里叶变换,模型与频域中曲面展开系数形成傅里叶变换对,以此计算出频域中曲面展开系数;对频域中曲面展开系数进行傅里叶逆变换,进而得到曲面高度分布。通过与传统southwell模型的傅里叶积分重建及差分采样模型积分重建进行精度对比分析,结果表明,相较于使用southwell模型及差分采样模型等传统傅里叶梯度积分法,本文提出的基于样条函数改进的傅里叶积分重建算法可显著提高重建精度。

基于重新参数化的Bézier曲面求交算法

现有的参数曲面求交算法在求得一系列交点之后,需要再次用B样条插值才能表示出交线,且求得的交线无法保证精确落在任一给定曲面上。针对这一问题,提出一种基于重新参数化的求交算法。首先,通过曲面升阶加密曲面的控制网格,并求2个曲面控制网格的交线;然后,将交线映射到参数域,通过分段B样条曲线拟合,将拟合结果作为牛顿迭代的初值;最后,运用牛顿迭代求得更精确的参数域交线。相比于传统跟踪算法,该算法可直接得到交线的有理多项式表示形式,且求得的交线严格落在其中一个曲面上,在计算的交点个数更少的同时获得更高的逼近精度,并通过仿真实验验证了算法的精确性和有效性。

高速加工中速度前瞻控制新算法研究

为了避免在高速加工中高曲率轮廓导致的工件过切和机床的异常振动,提出了一种实时的速度前瞻软件控制新算法.该算法基于S型加减速方案,通过采用三次样条曲线拟合对离散加工路径的分析发现高曲率点,根据加减速特性预估高曲率点处的最优速度,最后对加工路径施加相应的运动学曲线规划,实现了加工速度自适应于加工路径的变化.应用该算法使得加工速度变化平稳,较之传统控制方法大大提高了加工效率.

应用多阶动态规划的车道线识别方法

根据图像中车道线特征,提出一种应用多阶动态规划的车道线识别算法。为准确识别车道线,算法利用非均匀B样条曲线拟合车道线,通过多阶动态规划确定非均匀B样条曲线的控制点。根据多阶动态规划的起始点和目标点确定车道线检测区域,进行区域分割确定动态规划的阶数,确定控制点的候选点;根据定义的代价函数和最优化原理,利用多阶动态规划确定曲线的控制点;拟合车道线,实现车道线的识别。处理各种路况的视频图像进行算法验证,试验结果表明,对于实车道线和虚车道线的直道、左转、右转的多种路况条件下,算法能有效准确地提取车道线的参数,稳定地实现车道线的识别。

基于SURF和轨迹滤波的旋转视频稳像算法

现有电子稳像技术主要以平移稳像为主,而对同时存在大角度旋转和抖动的视频稳像能力较差,针对该问题提出一种基于SURF和轨迹滤波的旋转视频稳像算法。首先,采用SURF特征点匹配算法获得相邻2帧匹配的特征点,使用双向最邻近距离比值法剔除误匹配点,利用相似变换模型和RANSAC算法,得到高精度的旋转角度并对当前帧进行反向旋转,从而消除视频旋转。然后,使用KLT特征点跟踪算法生成视频的特征点轨迹。最后,采用Kalman滤波和B样条曲线拟合相结合的方法进行稳像处理,进而得到不旋转且稳定的视频。实验结果表明,该算法适合任何角度旋转的视频,消旋精度达到0.02°,且能够有效地消除视频抖动,对于分辨率低,同时存在运动模糊的视频也有较强的鲁棒性。

战斗机航迹可飞性过载检验算法

生成满足战斗机过载约束条件的三维航迹以及对航迹进行可飞性过载检验是战斗机航迹规划的重要内容。利用B样条曲线拟合战斗机航迹并计算航迹曲率,给出了航迹可飞性过载判断准则以及相应的保证措施,即降低速度与调整导航点。通过对某型战斗机按拟合航迹飞行的需用过载进行仿真并对航迹可飞性进行过载约束检验,有效地验证了调整导航点位置的两条可用原则:防撞优先与规避优先。该算法对于实现战斗机三维航迹规划生成以及航迹可飞性过载检验具有一定的实用价值。