微细金属Z-pin对复合材料开孔板压缩性能的影响

通过开孔板压缩试验和建立的参数化多尺度有限元模型,获得微细(φ0.11 mm)金属Z-pin植入体积分数和排布方式对开孔板压缩力学性能和失效行为的影响规律.采用离散实体单元代表Z-pin,选用3D Hashin失效准则判断面内起始损伤,可以有效地模拟结构失效过程中扭结现象的不稳定扩展.结果表明,所有加Z-pin开孔板的压缩强度均低于无Z-pin试样.随着Z-pin植入体积分数的增加,Z-pin与层合板之间的桥联作用增强,加Z-pin开孔层合板压缩强度增加,开孔周围分层损伤区域受到抑制,损伤区域面积最高减小了67%.在相同的体积分数下,Z-pin排布变化对开孔板压缩强度没有显著影响.加Z-pin开孔板有限元模型的模拟结果与试验结果之间的最大相对误差为8.6%.

应急钢桁梁桥钢销节点疲劳性能分析

应急钢桁梁作为拼装式结构,反复安拆及倒运过程中可能导致销孔连接位置出现损伤,对其使用寿命产生影响。以某128 m跨应急钢桁梁桥为研究对象,缩短销孔边距,模拟钢桁梁销孔损伤影响,开展疲劳性能试验及仿真模拟,研究钢销节点疲劳性能。结果表明,静力仿真结果与疲劳试验结果具有较好的一致性,验证了模型的可靠性;试验钢销节点损伤后的疲劳寿命仅为16980次,FE-SAFE仿真分析求得疲劳寿命为20592次,两者较为接近,进一步验证了疲劳试验结果的可靠性。考虑销孔损伤的疲劳寿命与正常状态相比差异显著,说明销孔损伤会大幅降低其疲劳寿命。因此应注意应急钢桁梁杆件保护,同时加强钢销节点质量控制。

Three-Dimentional Surface Light Irradiance Reconstruction in Bioluminescence Tomography

Reconstruction of 3D surface irradiance distribution using multiple views captured by charged coupled device(CCD)camera is the basis of solving the light source in bioluminescence tomography(BLT).A simple and convenient mapping technique based on the pin-hole imaging model and Lambert′s cosine law was presented to establish the relationship between gray levels and irradiance intensities.Compared with previous integrating sphere camera calibration used in BLT,the proposed method can effectively avoid heavy burden of simulation experiment to obtain the corresponding relationship of gray levels and irradiance intensities.The accuracy and feasibility of the proposed method are validated with no more than 1mm location error by different types of phantom experiments.The mapping approach is also applicable to other noncontact optical imaging system.

全自主足球机器人快速目标识别与定位方法

为使机器人视觉系统能够快速、稳定地进行目标识别和定位,采用多阈值粗分割和区域细分割相结合的彩色图像分割算法,以提高特征提取的鲁棒性.在基于区域分割的算法中采用快速游程连通性分析算法,保证了目标识别的实时性.对已识别的目标,利用摄像机针孔模型完成单眼的实时定位.该系统能满足全自主足球机器人对目标识别与定位实时性和鲁棒性的要求,已成功地应用于HIT-Ⅱ型自主足球机器人中.

基于OpenCV的CCD摄像机标定方法

计算机视觉在工业,农业,军事,交通等领域都有着广泛应用。摄像机标定是视觉系统的重要环节,也是研究的关键领域。以摄像机标定技术为研究对象,选取针孔成像模型,简述了世界坐标系、摄像机坐标系和图像坐标系及其相互间的位置关系,对标定过程进行了深入研究。特别地,为提高标定精度,充分考虑了透镜径向和切向畸变影响及其求解方法,制作了棋盘格平面标定模板,基于开放计算机视觉函数库(OpenCV)实现了摄像机标定。该标定算法能够充分发挥OpenCV函数库功能,对于图像处理与计算机视觉方面的应用设计具有实用价值。实验结果表明该方法取得了较高精度,能够满足视觉检测或其他计算机视觉系统的应用需要。

前景时空域分析和背景理解相结合的2D/3D视频转换方法

视觉感知心理学表明,人在观看视频时注意力主要集中于前景目标,而对背景不敏感.基于该理论,提出一种基于前景和背景分割的2D/3D视频转换方法.首先使用背景模型提取视频中运动的前景目标,并使用视觉注意力模型定位观众感兴趣的前景目标,从而将视频分割为前景和背景;然后通过分析理解背景中景物构图关系,结合针孔相机模型估计背景的景物深度;对于前景,则通过考察视频空域中前景和背景之间的构图关系以及时域中前景目标的特征变化,确定前景目标的深度;最后将视频前景和背景的深度估计结果进行融合,完成2D/3D视频转换.实验结果表明,文中的方法可应用于各类视频场景,且估计的视频深度信息能够准确地反映场景中各类景物在真实世界的位置分布.

基于内容理解的单幅静态街景图像深度估计

提出一种通过分析理解单幅街景图像内的景物构图关系实现图像深度估计的方法.该方法首先对单幅街景图像分块并提取图像块自身的特征以及邻域联合特征,通过机器学习的方法根据图像块的特征识别图像中的各类景物,分析理解街景图像中景物的组成结构;然后,依据小孔成像模型推导出景物的图像坐标和真实深度之间的关系,从而计算出图像内地面区域的深度信息;并根据景物与地面之间的相对位置关系和景物自身的特征变化估计图像内其它景物的深度信息,最终得到整幅街景图像的深度估计结果.实验表明,该方法得到的街景图像深度估计结果能准确反映图像内各个景物在真实世界中的深度分布,在效果上要优于其它的方法.

张正友法的摄像机标定试验

针对机器视觉领域的摄像机标定问题,采用介于自标定与传统标定之间张正友法,对Sunway-130D数字摄像机进行标定。本研究首先阐述张正友法标定原理,即利用针孔模型匹配模板平面与其所成图像中的角点,计算出图像和模板之间的单应性矩阵,利用该单应矩阵线性解出摄像机内部参数,并由单应矩阵求出理想成像模型下的摄像机外部参数。然后考虑非线性畸变因素,求出畸变系数的初始值,最后对所有的标定参数进行迭代修正,通过非线性优化得到所有标定参数的最优解。制作模板并采集模板图像,利用MATLAB提取模板图像角点坐标并进行标定。结果表明:该方法可以有效地对摄像机进行标定;绝大多数偏差在(-1.5,1.5)像素之间,个别偏差超过1.5个像素,达到像素级精度,有较高标定精度。研究结果为进一步研究农业机械机器人奠定基础。

CCD摄像机标定

在基于单目视觉的农业轮式移动机器人自主导航系统中,CCD摄像机标定是农业轮式移动机器人正确和安全导航的前提和关键。摄像机标定确立了地面某点的三维空间坐标与计算机图像二维坐标之间的对应关系,机器人根据该关系计算出车体位姿值自主导航。因此,根据CCD摄像机针孔成像模型,利用大地坐标系中平面模板上已知的各点坐标,建立与计算机图像空间中各对应像素值之间的关系方程组,在M atlab环境下拟合出摄像机各内外参数。实验结果表明:该方法可以正确完成CCD摄像机标定。

基于视景通道的透镜成像过程仿真技术研究

针对计算机成像模型在使用过程中存在的不足,提出了对该模型进行完善与改进的方法。首先根据数字变焦原理,推导出放大倍率与视锥角的关系公式,实现了视景通道的变焦功能,该方法计算量小,效果逼真;其次,提出了一种镜头对焦过程的仿真方法,它充分利用粒子系统技术模拟对焦成像由模糊到清晰的过程,不仅获得更真实的图像效果,且满足实时性要求。上述改进后模型与实际摄像系统原理基本一致,增强了仿真系统视觉效果逼真性与沉浸感。由于该方法在工程上极易实现,可以在虚拟现实系统中广泛应用。

投影仪曲面投影校正技术

当投影仪将图像投影到曲面时,为使观察者看到不失真图像,采用两步校正法对图像进行预变形处理．该方法将投影仪假设为针孔模型,并获取投影系统的相关几何参数,通过对观察者所需的理想图像进行变换获得投影仪所需预变形图像．利用纹理投影技术并采用OpenGL编程实现该校正方法．实际投影结果表明该方法可以取得较好效果．

一种新的手提相机自定标方法

在计算机视觉中 ,如何由非定标序列图象得到相机和景物的度量特性是相机自定标技术要解决的主要问题 .一般相机定标方法则是利用景物的已知三维点坐标或几何特性 (如正交方向的灭点等 )来确定相机的定标矩阵K,而相机自定标方法则是直接根据图象和相机内外参数的约束来确定相机和景物的度量特性 .相机定标对于计算机视觉的许多应用来说是非常重要的 ,而在实际应用中 ,由于定标过程往往是很复杂的 ,因而 ,在过去的几年中 ,许多学者在相机自定标方面做了大量的工作 ,其研究结果表明 ,对于刚性景物来说 ,相机自定标是可行的 .为了使摄像机自定标更鲁棒、速度更快 ,给出了一种新的基于线性模型的相机自定标方法 ,该方法是首先利用三点透视投影图、灭点和向量正交的性质来得到一组非线性方程 ,然后将其转换为线性方程组 ,以避免求解过程中的累积误差 ,最后高精度地求出了全部内参数 αx,αy,u0 ,v0 .实验结果表明 ,此方法是有效的 .

基于Tsai法的摄像机标定反推修正模型

摄像机标定数学模型是通过双向推导建立世界坐标系与图像像素坐标系之间的关系,由图像坐标推导到世界坐标是一个尺寸放大的过程,如果用图像像素坐标点拟合出的标定系数求解世界坐标的时候就会把误差相应的扩大。提出基于Tsai法的摄像机标定数学模型进行单方向的反推修正模型,用图像像素坐标点表示相机坐标系下对应点坐标,然后再用相机坐标表示世界坐标,最后用世界坐标拟合曲线,从而得到精度比较高的标定系数。实验结果证明,反推法模拟出的标定系数精度为0.128 47,比Tsai法标定系数精度0.129 43要高。

基于机器人单目视觉导航的测距方法研究

对单目视觉测距方法进行了研究、分析,并根据针孔成像和几何坐标变换原理,对移动机器人与目标点间距离的检测方法进行了推导,并拍摄多幅真实图像进行验证。

三维成像激光雷达图像与摄像机图像的融合

与传统的二维图像信息相比,物体的三维彩色信息能够更加全面的、真实的反映客观物体。本文通过对成像激光雷达图像的分析,利用摄像机的针孔模型,获取成像激光雷达图像与摄像机图像对应点的对应关系,实现了三维图像与二维图像的融合。

基于针孔模型与相机空间操作的机械臂视觉定位方法

在工业领域中使用机械臂进行作业任务时,传统的操作方法必须预先对机械臂进行示教以规定应完成的动作,其中间过程不但繁琐而且效率和精度都比较低。介绍2种不同的工业机械臂视觉定位方法:摄像机透视成像的线性针孔模型方法和基于针孔模型进行改进的非线性相机空间操作方法。分析2种方法的区别和联系,分别进行多组机械臂定位实验,并对定位精度进行分析与比较。实验结果表明,在较小的三维空间区域中相机空间操作方法比针孔模型方法精度更高,而在较大的区域中进行定位时,针孔模型方法比相机空间操作方法精度更佳。

一种摄像机内外参数的校准方法

在视觉信息用于机器人控制的过程中,许多场合要求明了空间物体上的点与图像平面中的点之间的映射关系.确立这种映射关系的过程即为摄像机校准过程.本文的目的是将视觉信息用于眼在手上的机器人的伺服控制系统,同时希望摄像机的映射关系能用明确的公式来表示,因此我们采用摄像机针眼模型作为参数校准的依据.

基于数字图像相关的三维刚体位移测量方法

基于三维位移测量在工程技术领域的必要性和重要性,开展了单摄像机和数字图像相关相结合的三维刚体位移测试方法的研究。基于图像位移场矢量中心和斜率与面内和离面位移的分别对应关系,采用最小二乘拟合法分离图像位移场的常量项与一次项,据此,可实现物体三维位移分量的有效分离。以针孔摄像机成像模型为基础,开展了数值模拟及硅片平移实验,发展了与三维刚体位移对应的散斑图模拟方法,验证了基于仿射变换的相关迭代法的精度和适用性。数值模拟与实验结果验证了数字图像相关方法用于实现物体三维刚体位移重构的可行性和优越性,最大测量误差为5%。

基于单摄像机的三维位移测试方法

基于三维位移测量手段在工程技术领域的必要性和重要性,开展了基于单摄像机和数字图像相关的三维位移测试方法研究。基于图像位移场矢量中心和斜率与面内和离面位移的分别对应关系,采用Savitzky-Golay(SG)微分滤波器分离图像位移子区内的常数项与一次项,可实现物体三维位移分量的有效分离。以针孔摄像机成像模型为基础,开展了相应的数值模拟实验及悬臂梁端部受载的实验,发展了与三维线性变形对应的散斑图模拟方法,验证了基于二阶位移模式的牛顿-拉夫森迭代法的精度和适用性。数值模拟与实验结果均验证了三维位移测试方法用于实现物体三维位移重构的可行性和优越性。

基于相机模型的锥束CT重建误差校正

该文对存在几何误差的锥束计算机层析成像(CT)的图像重建校正方法进行了研究。该文将锥束CT系统看做针孔相机,因此相机的成像模型可以用来修正三维体素与二维投影之间的映射关系。将该映射关系带入到重建算法中,就可以对存在误差的锥束CT进行有效的重建,提高重建图像的质量。计算机视觉中的相机标定技术被用来构建成像模型。该技术的可靠性保证了本文方法的精度和鲁棒性。仿真和实际系统实验表明:本方法可以在图像重建过程中对锥束CT中的几何误差进行有效的校正。