基于复合抖动技术的三维轮廓数据压缩方法

三维扫描技术获取的三维轮廓数据体积较大,不便于三维数字博物馆数据的实时传输和显示。针对这个问题,提出了基于复合抖动技术的三维轮廓数据压缩方法。首先,利用虚拟结构光投影系统实现三维轮廓数据的图像存储。然后,对图像的不同通道使用不同的抖动技术进行处理,并将结果保存到8位灰度图中主要的3位或者3幅1位逻辑图中,实现三维轮廓数据的进一步压缩存储。实验表明,与提供的三维模型格式相比提出方法的数据压缩比高达75.9∶1,非常适合三维轮廓数据的实时传输、重建与显示。

工业CT图像轮廓数据提取研究

零件CT扫描设备在扫描过程中不可避免会产生大量冗余信息,导致获取的零件轮廓离散点数据存在噪声和冗余数据,使得特征点提取变得异常困难。传统轮廓数据点的提取和平滑除噪是采用不同方法分开进行的,这种传统方法可能会剔除有用的特征数据和造成得到的边界点数据发生畸变和偏移。利用多尺度分析技术研究轮廓离散数据的处理,通过对原始轮廓离散数据曲率进行小波多分辨率分解,然后根据尺度间相关性来去除轮廓数据冗余信息和提取特征点,便于在随后的重建过程中实现更精确的表达。基于该方法开发的软件,在实际应用中取得了良好的效果。

工业CT图像轮廓数据提取研究

零件CT扫描设备在扫描过程中不可避免会产生大量冗余信息,导致获取的零件轮廓离散点数据存在噪声和冗余数据,使得特征点提取变得异常困难。传统轮廓数据点的提取和平滑除噪是采用不同方法分开进行的,这种方法可能会剔除有用的特征数据和造成得到的边界点数据发生畸变和偏移。利用多尺度分析技术研究轮廓离散数据的处理,通过对原始轮廓离散数据曲率进行小波多分辨率分解,然后根据尺度间相关性来去除轮廓数据冗余信息和提取特征点,便于在随后的重建过程中实现更精确的表达。基于该方法开发的软件,在实际中应用,取得了良好的效果。

线性回归分析在凸轮轮廓数据分段中的应用

用线性回归分析方法对凸轮轮廓数据进行分段处理,找出直线部分和曲线部分,为分别处理不同性质的数据提供了方便。

基于Levenberg-Marquardt算法的大型非球面镜轮廓数据处理方法

大型非球面镜通过加工-检测-再加工-再检测的制造工艺以满足面形精度要求,根据检测后的轮廓数据准确评定面形是提高再加工精度的关键。为解决抛光前镜面的面形评定问题,采用基于信赖域法则的Levenberg-Marquardt算法对参数进行拟合、误差补偿以及面形评定。利用Code V仿真分析算法性能,构建大型非球面轮廓仪测试抛物面加工件,对实测数据经过32次迭代得到元件参数及轮廓残差曲线,收敛精度为1.16×10-21。实验表明:该算法可对大型非球面镜轮廓数据进行高效准确的拟合、评定,为进一步提高再加工精度提供可靠依据。

基于轮廓数据的B样条曲面重建

针对B样条曲面拟合中出现的问题和困难,提出了一种基于行组织的轮廓数据(截面数据)的曲面重建方法。该方法避免了数据点的参数化问题,使得逼近曲面拥有较好的形状和合理的控制顶点数量。该方法的基本思想是:首先构造易于控制的低阶曲面拟合数据点,此曲面称控制曲面,然后利用高次曲面逼近该曲面,此高次曲面称为逼近曲面,为所需要的重建曲面。在曲面重建中利用最佳平方逼近和光顺函数,减少了逼近曲面的控制顶点冗余,较有效地防止了逼近曲面的形状突变和曲面的扭曲,很大程度地提高了曲面的质量。

基于灰度值编码的三维轮廓数据表示方法

近年来,在线三维数字博物馆成为文物保护和资源共享的新兴手段,但是使用三维扫描技术获得的三维轮廓数据体积较大,不便于三维数字博物馆数据的实时加载与显示。针对该问题,提出了一种基于灰度值编码的三维轮廓数据表示方法。在虚拟条纹投影系统的基础上,根据虚拟照相机水平方向分辨率将灰度值编码为8位灰度图像或者8位灰度图像和二值图像,并将其作为投影图像进行投影。使用虚拟照相机对发生形变的投影图像进行拍摄,实现三维轮廓数据的图片表示。实验结果表明,与传统的三维数据格式相比,提出方法所需的数据加载及显示时间减少了98%以上,非常适合基于三维轮廓数据数字博物馆的数据实时加载与显示。

基于滑动聚类的窄带物联网特征级异构数据融合方法

由于物联网数据具有多样化特征,不同类数据需求不明确,导致数据特征集提取难度较大。为了提高物联网异构数据融合效果,提出一种基于滑动聚类的窄带物联网特征级异构数据融合方法。利用平移变换得到网络数据的时间信息,通过小波变换增强无线传感器节点采集的异构数据质量;计算滑动窗差值,确定物联网特征级异构数据的初始聚类点,利用均值漂移算法完成异构数据状态聚类;通过凝聚机制完成相似数据的特征集提取,实现特征级异构数据的融合。实验结果证明,所提方法有效降低了物联网数据规模,减少了数据融合误差,且融合后信息不失真,在数据处理领域具有较高的应用价值。

基于CAD系统的快速成形层片轮廓扫描数据的直接提取

为避免快速成形中采用CAD模型的转换模型造成层片轮廓扫描数据精度损失,研究了在CAD系统内部直接提取层片轮廓扫描数据的方法.分析了层片理论轮廓扫描边界中高次曲线的离散方式,定义了层片轮廓扫描面积偏差的概念,建立了CAD模型直接分层截面轮廓边界离散模型,实现了在CAD系统内部直接提取层片轮廓扫描数据,并在聚苯乙烯泡沫材料成形机上进行了试验.结果表明,CAD系统和快速成形系统之间可以避开三维CAD模型的STL转换等近似处理环节,从而获取高品质的轮廓扫描加工数据.

3D打印中数据精简处理技术

目前流行的3D打印方法是把模型数据切割成切片数据进行打印,但是切割后的轮廓上存在很多冗余数据点。针对该问题,文中提出一种在角度弦高法的基础上融合二分法和筛选法的简化处理算法。该方法将轮廓上的数据分割成一个一个的簇数据集,再根据簇内每个点的偏角度和弦高依次进行判断筛选;然后通过二分迭代的方法对簇数据进行重新聚类,以此来确定需要去除哪些数据点。选取1001个原始数据点的梅花形状轮廓为实验对象,当设定偏角阈值Δα=10°,弦高度阈值为Δh=0.1 mm时,所提算法精简率为80.82%,且用时仅为0.0049 s,重构曲线的平均误差仅为0.0237 mm。所提算法精简的效果比较理想,不仅能够在轮廓的曲率变化较高的地方保留足够的数据点,而且在轮廓的曲率变化较低处也能把细节的特征点很好地保留下来,保留的数据能够跟随曲率特征实现合理的分布。实测结果表明,要使精简的效果良好且快速稳定,需要把每次处理的数据簇的个数设定在10~20。

工业CT图像轮廓提取与优化系统设计

为了有效地提高面向逆向工程的工业CT图像轮廓处理的精准性和计算效率,开发了工业CT图像轮廓提取与优化系统。该系统主要包括图像处理模块、轮廓识别与提取模块、轮廓拟合与优化模块、图像处理经典算法库和数据接口等功能模块,实现了从工业CT图像到轮廓数据的三维点云与轮廓线的标准格式输出,并与逆向工程软件对接。同时,在轮廓拟合与优化模块中,提出了基于全局约束模型的轮廓拟合策略,并采用有向图分解和数值代数相结合的计算方法,提高了轮廓拟合的计算精度和效率。最后通过实例验证了系统的有效性和正确性。

一种提高复杂产品ICT切片轮廓反求精度的方法

在提高复杂产品ICT(industrialcomputedtomography)切片轮廓反求精度的研究中 ,提出了一种基于最佳阈值的方法来进行轮廓数据提取的算法。该算法不但可以提高复杂产品ICT切片轮廓的反求精度 ,而且还具有所需计算机消耗低。

采用三次B样条逼近断层轮廓构造封闭曲面

在对B-Spline方法的研究中,对开曲线、曲面的研究居多,而对周期性封闭曲线曲面的构造、修改及其相关的算法的研究则较少。在医学领域的曲面造型、假体设计中,曲线、曲面造型多为单方向或者两方向封闭的曲线、曲面。周期性封闭B-Spline曲线曲面是主要构造方法。本文对B-Spline关于非均匀周期性封闭曲面的构造进行了研究,并构造出适合一定精度要求的封闭曲面的高效的构造方法,将控制点序列以CAD/CAM系统可以I/O的形式输出。

光学芯轴测量台四点自动调平方法研究

针对Wolter-I型芯轴装调、测量过程中需要多次调平,时刻保持平衡的问题,研究了四点式自动调平方法。从机械、软件两个方面介绍自动调平测量台,分析调平控制机构以及相关软件,用表面轮廓数据采集方法进行数据采集确定倾斜角,对“最高点不动”调平算法进行数学建模,对倾斜角的不同种情况进行仿真计算分析,计算随机产生的倾角对应的支腿移动量。实验结果表明:该方法用5~7次即可达到调平目的,具有较高的检测效率、调平精度和抗倾覆力。

三维边缘轮廓线数据的识别

三维成像技术可快速获得被测表面的海量点云数据,如何从点云数据中识别出准确的边缘轮廓线数据是三维边缘轮廓线检测的首要工作。分析边缘轮廓线数据的位置特征,说明在边缘轮廓线的垂直截面线上识别边缘轮廓线数据点的重要意义;由于实际垂直截面线数据在边缘轮廓线数据点处存在倒角圆弧的情况,需通过倒角圆弧中间点求解出边缘轮廓线数据的位置;根据倒角圆弧数据的不同分布特征,提出3种倒角圆弧中间点的识别方法,即拟合抛物线求解顶点法、法向累积夹角半交角判别法、法向夹角引导的弧长均值插值法。在多条边缘轮廓线上验证了3种倒角圆弧中间点识别方法的有效性和精度。

增材制造中复杂区域的分割填充扫描算法

针对增材制造技术中复杂分层区域的填充扫描问题,提出一种区域分割扫描算法。首先,识别内轮廓上区域分割点及所有轮廓上的分割交点,并按顺序存储、更新轮廓数据;然后,利用提出的区域轮廓搜索算法遍历新的轮廓数据,实现了对独立填充扫描区域的快速提取;考虑3D打印机的运动学特性,给出了以打印时间最短为目标的最优填充扫描方向计算方法,完成了对打印区域的快速填充。所提算法可将含有孔、岛屿等内轮廓特征的复杂打印平面分割为若干个可以连续打印成型的子区域,减少了打印喷头跨越内孔等非打印区域时的抬头次数,结合优化后的扫描方向,能有效提高打印效率。通过算例验证了所提算法的有效性和正确性。

DICOM放射治疗中结构集文件的创建

利用ITK工具完成了医学数字成像及通信(Digital Imaging and Communications in Medicine,DICOM)标准中的RT结构集(Radiotherapy Structure Set)对象的创建,实现了从带有病灶的DICOM图像(以CT图像为例)到RT结构集文件创建整个过程,建立了整个流程模型。DICOM标准中的RT结构集对象主要用于传送病人结构和相关数据,在结构集信息实体中,其主要包含结构集模块、医生感兴趣区域轮廓模块(ROI Contour)和感兴趣区域观察模块(ROI Observations)等。可以用ITK工具实现自动勾画医生感兴趣区域的操作,从而抽取出轮廓数据(Contour data),创建RT结构集文件,为进一步实现整个治疗计划系统开发打下坚实基础。

显示彩色矢量汉字的方法

给出了一种根据TTF字形轮廓数据描绘汉字轮廓的方法,解决了彩色矢量汉字显示的问题.

采用三维模型重建的重装零件检测技术研究及应用

分析重装产品的检测要求,提出基于三维模型重建技术的检测技术。重点研究了轮廓数据提取、零件缺陷三维模型重建等关键技术。对重装产品的内部缺陷分布情况进行定量检测,再现内部缺陷的空间定位,提前发现隐患,避免灾难性事故发生,增强产品的竞争力。

基于电感传感器的刀具刃口参数检测系统

为了能够准确,方便的检测出刀具刃口部位的参数,研制了一种刃口参数检测系统。采用了差动式电感传感器和水平移动光栅,使用轮廓放大测量方法[1],用数据采集卡读取电感数据,通过光栅数值采集卡采集x坐标数据,以获得表面轮廓的二维坐标,从而得到刃口的轮廓线。