基于Matlab的GPS高程曲线和曲面拟合研究及应用

随着GPS测量技术快速发展,传统的测量技术已经无法满足工程中高程测量的精度要求,如何选取更高精度、更高分辨率的大地水准模型来提高GPS高程水准的精度,以满足一定区域的工程水准测量要求成为研究热点。结合内蒙古酸刺沟矿区实例,对GPS点进行曲面和曲线拟合,分析得出了一些成果。基于Matlab的Ploynomial(多项式)和Gauss(高斯)拟合分别用X、Y对高程异常进行曲线拟合,4次中有3次取得较好的拟合结果,R-square值均大于0.7,整体拟合良好,函数模型次数需根据拟合情况不断调整,且次数不是越高越好;在二次曲面拟合中,通过Matlab编写程序并运行,实现拟合点的建模和检核点的校验,得到的拟合结果满足四等水准的精度。

基于曲面拟合的光学偏折系统显示屏标定方法

针对透射式光学偏折系统中最关键的标定环节,提出使用曲面拟合方式拟合显示屏幕面形分布。建立基于透射式光学偏折术的波前检测仿真模型,分析两种不同的显示屏面形拟合方法对波前测量的影响。仿真结果显示:平面屏幕模型波前像差均方根误差(RMS)值为0.8375μm,而曲面屏幕模型仿真波前像差RMS值仅为0.0596μm。采用透射式光学偏折系统对球面透镜进行波前测量,曲面屏幕模型中波前像差RMS值为0.1371μm,平面屏幕模型中波前像差RMS值为1.4326μm。实验结果表明:使用曲面拟合效果明显优于平面拟合效果,证明了曲面拟合屏幕模型的可行性。

基于贝塞尔曲面拟合的子光斑背景噪声去除方法

受天光背景影响,夏克-哈特曼波前传感器子光斑图像背景光增强,导致子光斑质心位置无法准确提取,使得波前传感器探测精度下降。为提高强天光背景影响下波前传感器探测精度,提出了一种基于贝塞尔曲面拟合的背景噪声去除算法。该算法利用贝塞尔曲面拟合背景噪声,不受拟合基函数约束,实现背景噪声与目标光斑信号的有效分离。仿真和实验结果均表明,所提方法对背景噪声的拟合精度不受目标光斑信号的影响,在保证目标光斑信号完整的前提下,能有效拟合非均匀分布背景噪声,相比传统阈值法、加窗法等,在背信比范围为30至120的强天光背景干扰下,将波前探测精度提升约33%。

基于曲面拟合的油液含水率传感器温度补偿方法研究

为补偿温度对油液含水率传感器测量精度的影响,通过测量不同温度下润滑油品、电容探头以及水的介电常数数据,建立温度、电容、含水率之间的关系,采用曲面拟合的二元回归分析法建立油液含水率传感器温度补偿模型。试验结果表明,补偿前温度变化导致含水率最大偏差达6.5%以上,补偿后的检测数据偏差不大于0.15%,表明建立的温度补偿模型能有效提高油液含水率传感器测量精度。

翼型叶片类曲面B样条曲线拟合算法研究

为了获得工作性能更优的翼型叶片类曲面和更加光顺的拟合刀具轨迹曲线,对叶片类曲面离散刀具轨迹在基于等效升力最大条件下进行B样条曲线重构。利用流线位置与质点运动位置变量一一对应的连续函数关系,建立离散刀具轨迹与基于流体力学特性的升力约束联系,以机翼空气动力在翼型上的等效升力作为约束条件,用B样条曲线描述中弧线,对基于流体力学特性的离散刀轨用B样条曲线重构,在满足曲率的极小值分段,端点插值、端点切矢连续和最大允许误差下拟合等效升力刀具轨迹。选择海星型离散点和亚音速压气机叶片翼型平面叶栅叶片的B样条曲线拟合仿真和加工,对算法进行了有效性验证,B样条曲线拟合加工的叶片表面三维形貌比直线拟合方式加工的更光滑、均匀,能够获得更低的残留高度和更高的表面质量。

GPS高程曲面拟合的Matlab算法实现

介绍了Matlab软件的特点、功能以及GPS高程拟合中多项式曲面法的基本原理,以内蒙古某矿区实测数据为例,给出了高程拟合的算法,并用Matlab代码加以描述,实现了数据处理的自动化,验证了Matlab在GPS高程曲面拟合中的可行性,也弥补了一些商业软件的不足。

基于LSCM与多项式拟合的机翼气动载荷施加方法

目的 将由机翼计算的离散气动载荷高精度等效作用于结构有限元节点上。方法 先通过最小二乘保角映射(Least Square Conformal Maps,LSCM)将机翼翼面的气动模型网格和有限元模型网格映射到同一个二维参数平面上,在此平面上用二维切比雪夫多项式拟合气动载荷的分布,然后代入结构有限元映射节点坐标,即可实现结构有限元离散载荷的施加。结果 采用本文方法,即可实现控制合力、压心坐标误差条件下的气动载荷在结构有限元网格上的整体离散施加。结论 采用LSCM方法可以实现大曲率壳向二维平面的保角映射。基于切比雪夫多项式建模与参数识别可以高精度拟合复杂的翼面气动载荷,二者的结合运用使得结构有限元载荷的施加可以兼具效率与精度。

基于GNSS的长江下游带状区域高程拟合方法研究——二次多项式与BP神经网络的对比分析

该文旨在研究沿长江大范围带状区域中,GNSS点高程拟合方法的问题,列举二次多项式、BP神经网络拟合2种高程拟合方法,对2种拟合方法在长江下游同一个大范围带状区域的高程拟合结果进行对比分析。结果表明,针对该文大范围带状区域,在均匀布设的GNSS点位下,2种拟合方式计算结果误差基本一致,且BP神经网络拟合进行高程拟合获得较高的内外符合精度,方法具有较好的可塑性和更强的泛化能力。该文研究成果可为相关领域提供参考。

GPS高程拟合模型方法的研究与分析

以某地区68个点作为实验数据,选择其中的49个点作为已知点来确定该地区的GPS高程拟合模型,其余19个点作为检校点来检验GPS高程拟合模型的精度,采用二次多项式曲面拟合、双三次多项式曲面拟合和移动三角面多项式曲面拟合来构建高程拟合模型。通过实验分析出,这3种方法的精度均能达到四等水准测量精度的要求,并且移动三角面多项式曲面拟合模型的计算精度最高。

基于限定搜索高斯曲面拟合的星点质心提取算法

星点光斑图像目标识别技术对于空间监视装备和系统至关重要,由于星点图像中光斑成像的特点以及不同背景下图像噪声的干扰,目标光斑的自动识别和定位精度受限。高斯曲面拟合法与密度质心法是使用较为广泛的星点光斑目标定位算法,通过理论分析和实验表明传统方法对星点质心的定位存在一定误差。该文提出一种基于限定区域搜索的星点质心提取算法(LASACE),该算法首先通过中值滤波算法与最大熵阈值分割法对星点图像进行预处理,然后使用高斯曲面拟合算法获得星点光斑的像素分布。最后以星点中心建立目标搜索区域,采用距离强加权质心法提取出目标星点光斑的质心位置。实验结果表明,相较于密度质心法、高斯曲面拟合法和加权质心法,该文所提算法在降低星点光斑质心定位误差的同时提高了抗噪性,能够满足空间卫星的识别需求。

基于CT数据的二次曲面拟合算法研究

二次曲面工件在工业中比较常见,为测量物体内部的二次曲面,本文采用工业计算机断层成像(CT)技术获取物体的断层图像序列,利用U-net图像分割网络获得断层图像上的目标区域,对分割结果的边缘进行检测和曲线拟合并堆叠成三维点集,通过曲面拟合获取物体曲面的三维空间坐标信息。研究结果表明,本文的方法能够有效地实现边界提取和界面参数的拟合工作,拟合误差在1%以内,相比传统方法有较大改进。

点云模型基于几何特征增强与保特征曲面拟合的法向估计方法

现有法向估计中,尤其是模型中存在较大噪声的情况下,目标点邻域的选择是一个关键且困难的问题.针对点云模型,为了提高法向估计准确度,提出一种自适应选择邻域且保特征、抗噪声的法向估计方法.首先,提出双边非局部特征增强模块,根据网络前置学习特征以及邻域点几何特性对点邻域进行加权选择,并据此对局部特征进行增强,以提升网络对模型局部几何特征学习的能力;然后,采用局部特征与全局特征相结合的形式刻画点云完备的几何特征,并以此为基础进行局部曲面拟合及法向估计;最后,在局部曲面拟合中提出邻域保特征损失,依据邻域点受噪声干扰度对邻域点的拟合权重进行调整,实现保细节特征的局部曲面拟合,提高对噪声的鲁棒性.实验使用PCPNET数据集进行模型训练和测试,大量定性与定量的实验结果表明,与相关方法相比,所提方法对于不同噪声级别以及不同密度分布等复杂情形都可取得更加准确的法向估计结果,并更好地推动曲面重建等点云处理应用.

矩阵权NURBS曲面的拟合与光顺

介绍了利用矩阵权非均匀有理B-spline (non-uniform rational B-spline,NURBS)曲面拟合与光顺带法向的网格数据。通过输入带法向的规则四边形网格,以网格的顶点为曲面的控制顶点,用法向信息计算每个控制顶点对应的矩阵权,构造矩阵权NURBS曲面。与传统NURBS曲面相比,矩阵权NURBS曲面具有拟柱面精度,当数据均匀采样自光滑曲面时,构造的矩阵权NURBS曲面具有较好的光顺性且能很好地拟合网格模型;当输入的网格数据掺杂噪声时,通过迭代在已有的矩阵权NURBS曲面上重新采样顶点和计算法向量构造新的矩阵权NURBS曲面,最后得到具有较好光顺性且仍能逼近原始网格数据的拟合曲面。

移动曲面拟合模型的精度优化研究

针对传统高程拟合方法未考虑待求点的分布特征和方向性特征,导致拟合效果不理想的问题,提出了一种与加权模型结合的移动曲面拟合研究方法。通过已知GPS点建立高程模型,拟合获取待求点的高程异常值以获取正常高。为了得到高精度的高程异常,将Shepard加权模型引入高程模型中进行分区定权,可得到较高的拟合精度,利用Matlab仿真软件对传统GPS高程拟合方法和改进后的模型进行拟合精度对比分析。实验结果表明:改进后的复合模型外推拟合精度较高,研究结果可对工程测量具有一定参考价值。

一种基于曲面拟合的图像压缩方法

针对使用固定大小图像块和固定模型的曲面拟合图像压缩方法存在的还原图像质量问题,提出了一种多层次多模型的图像数据拟合算法,即首先依据图像区域的平坦度对图像进行多层级的错位分块,然后进一步依据分块的数据平坦度选择不同模型拟合达到压缩数据的目的;在图像还原时,依据分块之间的错位信息进行边界融合,较好消除了分块间的拼接痕迹,有效提高了还原后的图像质量。本文所提算法与经典的多项式拟合算法、标准图像压缩算法(JPEG)以及JPEG2000算法实验对比分析,本文算法有效提高了图像的压缩比,较好消除了还原图像的块效应,且在相同峰值信噪比下,所提算法图像质量与结构相似性指数高于JPEG和JPEG2000算法。

一种基于PEIV模型的GNSS高程拟合解法

采用二次曲面函数拟合全球卫星导航系统(GNSS)高程时,系数矩阵中含有观测坐标,所以系数矩阵同样存在误差,故采用总体最小二乘拟合GNSS高程更加合理。但系数矩阵不同位置有相同的元素,为保证这些相同元素有相同的改正数,本文提出了基于部分变量含误差(PEIV)模型的GNSS高程拟合解法,该方法可以保证相同元素的改正数一致。最后通过模拟算例和实例算例分析发现,本文解法与加权总体最小二乘(WTLS)解算结果一致,验证了本文解法的可行性。

石家庄市GNSS高程虚拟分区拟合原理研究

随着科学技术的发展,GNSS在工程测量和城市规划测量中得到了越来越广泛的应用。在GNSS测量过程中,平面位置坐标的获取精度通常情况下较高,但大地高在转化为正常高时,因为高程异常值的不确定性,往往存在较大的误差,给实际运用带来较大的不方便和不确定性。本研究尝试采用距离测量点位最近的大地水准面上16个点,拟合出1套接近于真值的参数,从而求出更加接近真值的高程异常值,最大程度保证正常高的精度。本研究可以在实际工程中进行推广应用,尤其是在平原地区,非常接近传统的水准测量精度,可以取代水准测量,从而提高工作效率,降低人工劳动强度。

基于EGM2008和移动曲面模型的GNSS高程拟合方法研究及应用

随着GNSS高程测量的广泛使用,如何高精度求取高程异常成为作业的关键。鉴于沿海岛礁缺乏地形资料,提出一种基于EGM2008地球重力场模型提取高程异常长波项,移动曲面函数拟合残余高程异常的方法。结合青岛沿海岛礁实测数据,通过与常规直接拟合方法进行对比分析,结果表明,该方法能够提高GNSS高程拟合的精度,于沿海岛礁可以达到厘米级,可以替代四等水准测量。

基于格网的高程异常拟合模型在海洋测绘中的试验分析

以浙江省舟山东海海域为试验区域,利用浙江省卫星导航定位基准服务平台生成的格网高程数据,结合二次曲面拟合模型,针对不同分区面积和不同控制点格网间距情况建立高程异常拟合模型,统计各拟合模型的精度特征指标。结果表明,随着分区面积逐渐增大,拟合精度逐渐降低。为此,应考虑到多分区,以提高拟合精度,同时也需注意到分区过多会增加工程计算量。在海洋测绘工作中应兼顾精度和经济效益,选择合适的分区面积。随着控制点格网间距逐渐减小,拟合精度逐渐提高,但提高幅度较小,说明在控制点分布均匀的情况下,控制点间距减小对提高模型拟合精度有利,但影响有限。

基于参数拟合的定子线圈逆向工程研究

文章基于定子线圈激光扫描点云数据,提出了采用三维逆向软件和数据分析软件,通过参数拟合获取定子线圈逆向建模关键尺寸的方法,并基于计算所得的尺寸构建定子线圈的三维模型,实现从实物到三维模型的转化。