基于凸包算法的车面维修打磨区域生成

针对传统汽车漆面维修以人工为主,存在劳动强度高、效率低、一致性差等问题,结合人工打磨经验,在提取受损车面轮廓的基础上,设计生成受损车面维修打磨区域算法.首先,综合运用边缘检测算子、曲线近似算法对受损漆面进行轮廓提取.然后,运用凸包算法预生成轮廓,再对轮廓改进生成最终车面维修打磨区域.通过比较人工和算法生成后的打磨区域可知,算法生成的打磨区域精度较高,可满足基本打磨要求,该算法为实现自动化打磨提供了理论依据.

人体重心动摇轨迹包络面积的快速算法

传统的人体重心动摇轨迹包络面积计算方法是先确定包络所有点的凸包形状,再计算凸包的面积,其最优时间复杂度接近O(nlbn)。针对上述问题给出一种近似凸包计算方法,通过计算点集在不同旋转角度下的坐标,查找X轴和Y轴的最大最小极值点,快速标定构成凸包点,确定凸包形状。算法的时间复杂度接近于O(n)。实际应用证明,该算法能满足精度要求,提高人体重心动摇轨迹包络面积计算速度。

基于凸包及最小面积外接矩形的QR码定位

如何提高二维码图像定位的精度和效率,其关键在于位姿算法。提出了一种快速提取QR条形码位置和角度信息的方法,该算法首先对QR码图像进行预处理,包括灰度化、二值化和二维旋转变换,接着获取初始化后图像边缘的一系列点,并称之为一组点集,计算该点集的凸包及其最小面积外接矩形,从而检测出位置信息和角度信息。实验结果表明,这种方法可以快速确定条码的位置和所在区域,比传统的Hough变换法更加精确快捷,减少占用的系统资源。

花椒采摘机器人视觉识别与定位求解

针对花椒市场需求量大、采摘困难的现状。笔者设计了自动识别花椒系统,通过对比4种识别算法的性能,采用识别效果最好的K-means聚类算法对花椒果实目标进行提取,针对花椒串生长具有离散性特点提出用平面内质点系模型求出花椒串质心。提出了Otsu算法与K-means算法结合图像相减的方法识别出花椒的结果母枝,然后根据小孔成像的基本原理和凸包理论得出单目视觉的花椒深度信息。最后以到花椒质心最短距离为限定条件确定母枝上采摘点所在的直线段,经过坐标转换求出直线段上采摘点的三维世界坐标。

基于区域面积比的几何不变量构造算法

几何不变量是物体几何结构信息的抽象与概括,在识别中可解决由目标移动产生的旋转或变形等问题。针对现有算法在提取几何不变量时,易造成误差增大和效率不高的情况,提出了一个基于区域面积比的几何不变量构造算法。该算法利用物体图像质心和凸补区域质心构成的直线,对灰度图像的面积区域应用划分策略构建几何不变量的矢量表示形式。在fish及coil-100数据集上的实验表明,算法得到的不变量特征满足仿射不变性,具有良好的区分辨别能力。

复杂区域节点定位算法研究

传统的无线传感器网络节点定位算法假设节点间的最短路径长度与实际几何距离之间存在函数映射关系.然而对于布设在复杂区域的无线传感器网络而言,这种函数映射关系不再成立,直接应用传统定位算法将会带来较大的定位误差.针对复杂区域中各向异性的无线传感器网络节点定位问题,提出了一种基于参考节点凸包划分的测距无关定位算法CHP.首先,对参考节点进行凸包划分;然后,按照路径最短优先原则为待定位节点选择所属凸包;最后,依据待定位节点所属凸包内的参考节点对其进行定位,有效避免了复杂区域边界和障碍物对定位精度的影响.仿真实验结果表明:CHP算法与传统算法相比在定位精度以及误差抖动方面有了大幅改进;同时,CHP定位算法在执行过程中最大限度地降低了复杂区域边界和障碍物对定位的不利影响.

重力异常辅助惯性导航中匹配区提取方法

由于重力场中的重力异常数据是以格网的形式表示的,它与地形的DEM在数据结构上有一定的相似性。因此可借鉴一些数字地形分析的方法,提取重力场的特征区域(匹配区)用于辅助惯性导航。首先,对重力场进行特征提取,通过对特征的比较分析选取其中的某些因子作为重力场特征因子;然后,利用等值线方法对重力场特征数据进行区域分割,提取栅格特征数据区域的矢量边缘,并对这些矢量表示的区域进行聚类处理;最后,利用凸壳算法提取这些区域的凸壳范围线,获得重力异常变化比较显著的区域(匹配区)。从而为重力匹配辅助导航提供了必要的参考数据。

限制搜索区域的航线设计两级规划算法

受天气和海况预报时效限制,在航船舶通常需根据最新的气象预报信息对计划航线进行动态修正,以保证安全经济航行。对此,基于海域环境模型构建矩形限制搜索区域,对潜在碍航物进行提取,以有效减小航线搜索规模。引入直线正负划分性函数对传统Z3-2算法加以改进,快速求解碍航区多边形凸壳,通过凸壳和公切线构造局部最短航线。试验结果表明:算法具有较高的搜索效率,能够满足在线规划的实时性要求;同时,该算法能够处理各种复杂海域,具有稳定性好、求解规模大的特点。

基于主体区域保持的图像缩放算法

基于插值运算的缩放算法和经典的缝裁剪算法是两种常用的图像缩放算法,传统的缩放算法在缩放比例不一致的情况下其效果不佳,而缝裁剪算法在主体区域较大或者图像背景较为复杂时对图像的主体区域会造成一定破坏。针对以上问题,提出了一种基于主体区域保持的图像缩放算法,使用高斯差分对图像进行角点检测,利用角点产生凸包,根据凸包对图像进行主体区域检测,计算能量图并对位于主体区域像素点的能量给予相应的权重,根据权重的不同对主体区域进行不同程度的保护。实验结果表明,该算法能更好地保持图像主体区域。

顾及星像点分布的恒星相机在轨检校

由于卫星发射前后以及在轨运行过程中,环境因素的变化都可能引起恒星相机参数发生改变,从而导致星敏感器姿态测量精度下降.将多片空间后方交会方法应用于恒星相机的在轨检校.在利用该方法检校时,实验发现检校结果的精度受到参与检校的恒星影像上星像点分布的影响,由此进一步提出了凸包面积百分比准则,该方法自动选取分布较好的影像用于检校,有助于提高检校精度.实验结果证明:基于后方交会进行恒星相机在轨检校时,利用凸包法选取的影像片进行检校的精度明显优于未选片时检校的结果.

二足机器人的姿态稳定性研究

姿态的稳定性是二足机器人在行走过程中要解决的重要问题。对在不同形态下机器人单足着地的稳定及失衡问题进行了研究。对于脚部旋转指示点F(FRI),地面反作用力点P(COP)和质量中心投影点C(GCOM)进行了分析,可以得到二足机器人单足着地的稳定性条件。

基于足底压力的人体重心轨迹包络面积算法

为了评估人体平衡功能,需要计算人体重心轨迹包络曲线的面积,提出了一种包络曲线的计算方法。首先,通过足底压力采集系统获取足底压力数据,计算得到人体重心点;然后,提出了一种基于斜率逐步比较的重心轨迹包络凸多边形构造法,通过斜率比较筛选出包络凸多边形的顶点;最后,根据斜率大小对凸点进行排序,通过三角形面积累加得到包络凸多边形的面积。计算实例证明,提出的算法与经典的快包法相比提高了人体重心轨迹包络曲线面积的计算速度,算法具有良好的稳定性,稳定性差值在±0.01 s之内,算法的时间复杂度为O(nlgn),可有效应用于人体重心轨迹包络面积的计算。

平面Bézier曲线细分算法的参数优化

复杂曲线逼近是CAGD中的基本问题,传统de Casteljau算法通常固定细分参数为0.5.本文考虑平面Bézier曲线的凸包最小和扁平度最小两种情况,分别给出凸包最优和扁平度最优的细分参数的定义和计算方法,使每次细分后得到的新控制多边形更好地逼近原曲线.通过分析不同类型曲线的最优参数发现,对于较小的曲线段,细分参数选为0.5具有一定的合理性.比较扁平最小方法与de Casteljau定参数方法发现:对于形状复杂的曲线,前者细分效率提高50%以上;对于简单曲线,二者相当.

一种基于纹理的SAR图像居民区提取方法

居民区是SAR图像中比较重要的一类地物,它的提取在许多方面有着重要的应用。给出了一种居民区提取方法,根据居民区具有的高亮度和规范的纹理特性,利用Sobel算子和Otsu阈值处理得到居民区离散点图,再用K均值将其分割成块,最后用格雷厄姆方法生成居民区的边界,实现了居民区的自动提取。实验处理结果表明,该方法是一种有效的居民区提取方法。

基于非凸包的灌注区包络自动拟合方法

在微观驱替实验中,往往利用玻璃刻蚀模型来观察油水在岩心孔隙中的运动过程。对实验中采集到的微观驱替序列图进行分析研究,能够对驱替效果进行定量计算。针对微观驱替序列图中灌注区数量不固定、形态特征不规则、图像数量多等问题,提出了一种基于非凸包的灌注区包络自动拟合方法。即先对灌注区点集进行边缘提取,再对灌注区进行聚类分析,最后采用非凸包算法对每个灌注区提取包络。结果显示采用该方法得到的波及系数比传统凸包算法具有更高的精确性,并可实现包络拟合的自动化,具有比较高的应用价值。

多边形分割算法在农村土地确权中的应用

针对农村土地确权工作中遇到的按比例划分地块的现实需求,提出了一种按照面积比例分割简单多边形的算法。该算法通过求取多边形最小外接矩形(MABR)判定多边形总体走势,据此生成初始分割直线,再根据目标子多边形面积与目标面积的差值调整分割线的位置,最终将多边形分割为两个边界合理的子多边形。利用该算法对实测农田地块进行一分为二的面积等分实验,实验结果表明:该算法适用于常见形状的农田地块,分割结果合理,效率高、误差小。

一个Heilbronn型问题的下界

任意给定平面内七个点,其中任意三点不共线,本文证明了这七点所形成的所有三角形中,最大面积与最小面积之比大于4。

考虑图形关系的中心服务范围确定

针对GIS网络分析中心服务范围确定中存在的整体地物被服务范围多边形切割,和不能正确表达拓扑实体间的真实关系等两个问题,将服务范围分解为作用范围和服务区,并分别设计了确定方法。

面要素空间信息量的度量方法研究

地图是空间信息的载体,地图空间信息的度量是地图信息传输理论的一个基础问题。地图空间信息主要包括地图要素的空间信息和要素分布的空间信息。地图空间信息是由要素的几何形态结构来体现,即要素的空间信息通过其几何形态特征描述。为此,本文以面要素为研究对象,提出一种以几何形态结构特征的面要素空间信息量度量方法。首先,从空间认知角度对面要素结构进行凸包分解,构建凸包树的面要素表达方法。然后,采用层次化策略,分别从结点的元素、邻域和整体三个层次来描述面要素几何形态结构,将面要素空间信息分解为几何形态信息和分布结构信息,结合面要素空间信息量的认知分析,给出了几何形态和分布结构特征的定量描述指标,并发展了基于几何形态结构特征的面要素空间信息量计算模型。最后,通过一组实验计算,进行了案例验证分析。

不规则多边形区域搜索航路规划算法

为提高无人机在山地等复杂区域实施搜索任务的效率,提出一种针对不规则多边形区域的搜索航路规划算法。首先,采用Graham扫描法解算出任务区域的凸多边形(凸包),根据凸包解算出最小外接矩形;然后,根据无人机所在位置及传感器实时采集的信息解算出搜索进入点,完成光栅式搜索航路规划;最后,根据任务区域形状对搜索进入点进行修正,减少不必要的搜索,以缩短航程。经验证,相比直接在外接矩形区域搜索航路的传统算法,不规则多边形区域搜索航路规划算法的航线长度减少了24.8%,在大幅提升搜索效率的前提下,规避了区域外扩带来的飞行风险,提升了无人机飞行的安全性。