改进的激光雷达线段特征提取方法

针对现有激光雷达(LiDAR)特征识别算法线段特征识别不够准确的问题,提出了一种改进的LiDAR线段特征识别算法。首先,基于改进的斜率差算法将连续的点进行聚类,找出所有的角点、断点和散点,并以断点为特征分割点集;接着,利用连续边缘跟踪算法剔除假断点;然后,使用改进的迭代适应点(IEPF)算法筛选基于斜率差算法找出的所有角点,得到真实的角点。最后,对分割并筛选后的特征点集进行最小二乘拟合,从而得到特征线段。实验结果表明:该方法相对现有特征识别算法在角点和断点的识别准确性上更高,因此提取的特征线段的长度鲁棒性也更好。

WCARS-ISPA火焰光谱特征选择的转炉炼钢终点预测

对转炉炼钢终点的实时精准控制能够有效提高钢铁产出的质量,炉口火焰光谱在炼钢不同时期的变化明显,对其进行分析处理并与机器学习方法相结合可有效用于炼钢终点的实时控制。针对炉口火焰光谱数据量大、现有方法对光谱特征提取在可信度和实时性上不足的缺陷,提出一种基于窗口竞争性自适应重加权采样(WCARS)结合迭代式连续投影算法(ISPA)的光谱特征波长选择方法,该方法在有效解决模型过拟合问题的同时,能够降低高维数据计算的复杂度。将火焰光谱数据沿波长方向进行窗口划分后,使用CARS进行计算选出特征窗口波段,再将迭代式选择与传统连续投影算法相结合,通过重复迭代精选出特征波长,在此基础上使用支持向量机回归(SVR)建立炼钢终点碳含量预测模型。实验采集363组炼钢后期的炉口火焰光谱数据作为样本,并对其进行Savitzky-Golay平滑预处理。使用WCARS-ISPA算法从全光谱数据中选出10个特征波长作为SVR模型的输入,碳含量为模型输出,Kennard-stone算法对训练集和测试集进行划分,选择碳含量的平均预测误差、预测误差在±2%以内的命中率以及运行30次的平均时间作为模型评价指标。实验结果显示,模型的平均碳含量预测误差为1.4132%,命中率高达90.63%,运行时间为0.019679 s。与使用全光谱和WCARS-ISPA,CARS-SPA,WCARS和SPA四种不同特征选择方法选出的特征波长建模得到的结果进行对比,基于WCARS-ISPA方法选出的特征波长建立的终点碳含量预测模型误差最小、命中率最高。提出一种新的炉口火焰光谱特征波长提取方法,使用窗口竞争性自适应重加权采样结合迭代式连续投影算法选取特征波长,并在此基础上建立转炉炼钢终点碳含量预测模型,实验结果表明,该方法能够有效提取火焰光谱特征,所建模型能够对转炉炼钢终点进行准确预测,满足工业生产的实时控制要求,为实际生产提供可靠帮助。

基于改进迭代最近点算法的接骨板贴合性快捷计算方法

为了快速计算出接骨板在断骨表面的最佳贴合位置,以减少手术中接骨板反复调整的次数,提出了一种基于改进迭代最近点(ICP)算法的接骨板贴合性快捷计算方法。首先,由医生指导在断骨表面选取贴合区域,并利用接骨板表面点的法向量之间的夹角提取接骨板的内曲面点云;然后,在对两组点云模型进行平滑处理并采用格点采样的方式来简化点云模型后,利用点云之间的特征关系进行初始配准;最后,对接骨板内曲面点云模型进行边界及内部特征关键点提取,并采用K-维树(KD-Tree)搜索邻近点,对接骨板的特征关键点和断骨表面选取区域执行ICP精确配准。以胫骨为例进行实验,实验结果表明,所提算法相较于近年所提配准算法在保持较高配准度的同时提高了配准效率,能够实现胫骨不同受损类型与接骨板之间的快速配准,并且对其他受损骨骼具有通用性。

基于坐标变换的圆柱体点云数据拟合方法

为了解决工程测量中圆柱体点云数据的拟合问题,论文通过迭代逼近法求解圆柱体中轴线方向向量,再将点云数据按照中轴线方向进行坐标变换到与竖直方向平行,最后通过拟合平面圆形得到圆柱体的模型参数,将三维的非线性拟合问题转换为二维的线性拟合问题,降低了处理的复杂度,也避免了非线性最小二乘拟合过程中初值选取的问题,同时也能处理任意方向的圆柱体拟合问题。另外通过计算拟合中误差进行噪声点剔除处理,通过迭代拟合提高了圆柱体的拟合精度。实验结果表明该算法能够满足实际工程测量中圆柱体拟合的精度需求。

利用半约束点质量模型拟合(似)大地水准面

本文利用位场等效逼近原理,对传统的点质量模型进行改化,提出了一种位置固定、埋深自由的点质量模型,并将该模型应用到(似)大地水准面拟合中。利用不同的试验区进行拟合实验,实验结果表明在平原地区,文中所提方法与四次曲面拟合法精度相当,比二次曲面拟合精度提高37.1%;山地地区相比于两种传统拟合方法精度分别提高13.7%和7.7%;而且该方法可以充分利用拟合点信息,格网数据拟合效果较四次曲面拟合分别提升56.8%。本文提出的方法可以适应多类点位分布,具有很强的适应性。综上所述,利用本文提出的方法进行(似)大地水准面拟合达到了较高精度。

平面上端点受约束的一种随机点配线

对于平面上有限个随机点,推导了配一条端点受直线段约束的直线的最优选址的公式算法.其中目标函数是加权距离平方和的数学期望.

基于局部拟合平面投影搜索最近点的ICP配准

针对传统迭代最近点(iterative closest point,ICP)配准算法迭代次数多、收敛速度慢的问题,研究了基于局部拟合平面投影搜索最近点的改进ICP配准算法,在此基础上采用幂法解算单位4元数,最终在速度和精度上完成了对原始算法的优化。采用C#编程语言将改进的ICP点云配准算法程序化,利用Trimble GX对某大型高层建筑物进行实验,分析了配准过程中4元数参数、旋转矩阵参数和平移参数的变化趋势,并对传统ICP配准算法和改进ICP配准算法的配准残差进行比对,结果表明,改进的ICP配准算法迭代次数少、收敛速度快,研究成果可为现有点云数据配准技术提供参考。