基于控制点排序的透视变换原木截面测量方法

木材被盗案件中,需要先找到被盗的可疑树木,然后和留在地面的基部伐桩进行比对,确认可疑树木为被盗树木。为了辅助公安机关判断可疑木材是否为被盗木材,需要精确测量被盗木材的基部伐桩和可疑木材的截面大小等特征。首先对留在地面的基部伐桩进行拍照,并对找到的可疑木材截面进行拍照,然后比对2个截面的相似性,从而判断可疑木材是否属于被盗木材。由于被盗木材一般数量庞大,摄像机拍照存在畸变,拍照的姿态、角度和焦距以及环境光照都对成像有具体影响,因此,提出采用矩形棋盘格和最小二乘透视变换的方法,将所有的棋盘格角点作为控制点,并根据透视变换的直线特征不变性,构建了一种基于Hough变换的控制点排序方法。该方法能够将不同角度、不同姿态拍摄的图像变换到鸟瞰图像,并缩放到原始尺寸,从而进行测量。对于不同角度、不同姿态、不同焦距、不同光照条件下的图像,本研究提出的透视变换方法均可以把特征棋盘格及棋盘格后面的伐桩图像校正到图像的中间位置,得到伐桩的鸟瞰图,精确地复原伐桩的原貌。对校正后的图像采用MATLAB的imtool工具进行测量,测量结果表明,该方法测量误差最大为2.45%,能满足公安机关对可疑木材是否为被盗木材的辅助判断需求。

基于最少控制点的非均匀有理B样条曲线拟合

针对叶片型线的优化设计,提出采用自适应方法提取合适的节点来插值非均匀有理B样条(NURBS)曲线的算法,实现了满足一定精度要求的数据点云拟合以及控制点的计算.该方法首先通过点云外形特征提取主特征点,把主特征点作为节点插值NURBS曲线,通过德布尔递推公式求解控制点,然后根据误差及曲率信息自适应地增加节点反复迭代,直到达到要求的拟合误差精度,从而简洁有效地实现了大量数据点云的拟合.相比传统方法,该方法能够更快地达到要求的逼近精度,同时将误差与曲率信息结合起来调整节点,不仅适合于有局部大曲率及有噪声点的数据点云的曲率计算,而且可用于估计插值节点的数量和工业逆向设计中空间曲面控制点的提取,为优化设计奠定了良好的基础.

用于无控制DEM匹配的LZD和ICP算法的比较

为了选择一种更适合数字高程模型匹配的算法,首先回顾了目前广泛使用的两种3维表面匹配算法———最小高差算法和最近点迭代算法的发展,并给出了二者共同的逻辑框架;然后从理论上对二者的差异进行了定性分析;最后通过试验进行了定量比较。试验结果表明:与ICP算法相比,LZD算法的计算效率高于前者约9倍。但其拉入范围略小,迭代速度也比ICP算法慢了约一倍,然而,如果表面姿态差异越小,则LZD算法迭代收敛就越快。因此,对于表面姿态差异较小的DEM匹配而言,LZD算法更加适合。

基于SDRE方法的一级旋转倒立摆控制

基于拉格朗日方程建立了一级旋转倒立摆的非线性微分方程模型,提出了一种参数化方法以获得伪线性化系统模型.研究了系统的逐点可控性,表明系统除了在摆杆垂直向下位置外都为可控.设计了基于状态相关黎卡提方程(SDRE)方法的控制器,控制增益与系统状态相关,计算复杂程度较高,但控制效果好.与线性最优二次型调节器(LQR)进行了仿真对比,结果表明:SDRE在摆杆远离平衡位置时的控制效果要优于LQR,具有超调小,调节时间短的特点,且能同时完成摆起及平衡控制而不需要另外设计控制器.

基于移动最小二乘与控制曲线的3D点云变形

将移动最小二乘法用于3D点云模型变形,提出一种基于控制曲线的3D点云模型变形方法.该方法根据点云数据的形状信息或变形需要设置关键点,利用三维空间三次样条插值拟合生成控制曲线,通过改变曲线两端的偏导数来改变空间曲线的形状,从而更好地拟合物体的轮廓.基于移动最小二乘法实现3D点云模型的刚性变形,通过轮廓拟合准确定位变形后的物体轮廓,利用控制曲线可实现多个区域的准确变形.实验表明,该方法可使3D点云模型产生比较平滑而真实的变形效果.

利用控制点提高光度立体技术重建精度研究

基于光度立体技术的原理,使用物体表面方向梯度在局部范围内可以获得三维表面较高的精度,但由于重建过程中存在累积误差,在全局范围内存在偏移或扭曲。为此,提出了利用少量位置信息已知的控制点来校正误差以提高整体测量精度。由激光三角测量获取控制点的精确三维坐标,采用加权最小二乘法和改进的插补面法,得到了物体表面的三维形状。在合成球上的模拟结果表明,改进的插补面法可以更好地提高重建精度。

基于偏最小二乘回归的运动机构装配质量关键控制点判定方法

为提高复杂运动机构装配质量,提出了一种基于偏最小二乘回归(PLSR)的运动机构装配质量关键控制点判定方法。基于“功能—运动—动作”的结构化分解方法,定义了元动作和元动作链的概念;将元动作链中最后一个元动作输出运动参数作为装配质量的分析对象,以状态空间模型和分层迭代法为工具构建元动作链动力传递模型,建立装配质量分析对象与各级元动作内部影响因素之间的联系;利用PLSR解决各级元动作内部影响因素之间的多重共线性和样本数据过少的问题,并且以变量投影重要性指标衡量影响因素重要程度。最后,以砂轮架X轴进给运动下的元动作链为例,证明了该方法能有效地提取出与装配质量最密切的影响因素。

遗传算法和最小二乘匹配相结合的DEM匹配方法

针对传统最小二乘无控制DEM匹配方法拉入范围小的问题,提出了一种遗传算法和最小二乘匹配相结合的无控制DEM匹配方法,为了克服基于传统匹配模型的遗传匹配方法易陷入缩放系数为0的错误全局最优极值处的问题,建立了采用距离等级划分的DEM匹配模型。在此基础上,设计了遗传算法和最小二乘匹配相结合的匹配方法流程。仿真和实际数据实验结果均表明,该方法能够保持最小二乘法匹配精度高和遗传算法拉入范围大的优点,并有较好的稳定性和较高的收敛效率。

基于控制点网格优化的航拍图像拼接算法

由于航拍图像拼接过程中的特征点误匹配和重影,传统方法使用全局单应性矩阵变换得到的拼接效果并不理想,对此提出一种基于控制点网格优化的图像拼接算法。针对特征点的误匹配,提取输入图像的LIFT特征点,使用RANSAC对特征点进行筛选和匹配,优化特征点对应匹配关系,并给出一种控制点筛选算法;使用控制点结合最小二乘网格约束对图像重叠区域进行网格划分和调整优化,并给出平滑过程中的误差计算方程,从而得到更加精确的图像配准模型;使用加权泊松融合降低色差、淡化拼接缝隙,得到航拍图像的拼接结果。该算法降低了拼接过程中的误配准和重影现象,得到了更精确逼真的航拍图像拼接结果。

多曲面反射体的计算机辅助设计及优化

研究了自由曲面反射式照明系统的设计理论和方法 根据反射器的尺寸、位置以及配光要求按点光源设计得到曲面型值点初始坐标后 ,将双三次B样条曲面引入照明系统的设计 ,反算出控制顶点 给出了空间任意一条入射光线与反射器区块的交点及其曲面法线向量的求法 ,为了提高光路追迹的效率 ,针对多曲面反射体给出了一种快速判断相交区块的算法 探讨了用阻尼最小二乘法对B样条曲面反射器进行优化设计的方法 ,通过优化运算修正控制顶点Z轴坐标 。

粒子群优化算法求解最优控制点的非均匀有理B样条曲线拟合

为使参数曲线拟合在压缩数据量的基础上仍能保持较高的精度,提出了一种基于特征点提取、最小二乘法逼近以及粒子群优化算法求解最优控制点的高精度非均匀有理B样条(NURBS)曲线拟合方法。首先,以反曲点和曲率极值点作为筛选依据从所有离散数据点中提取特征点;然后,将特征点在最小二乘法下逼近,并根据所得线性方程组计算得到初始控制点;最后,以初始控制点的位置坐标构造粒子初始种群,并建立一个衡量离散数据点与拟合曲线误差的适应度函数,且利用粒子群优化算法对初始控制点的位置进行迭代优化,直至达到最大迭代次数为止。在叶片和蝴蝶截面原型上进行的实验验证的结果表明,所提方法使待拟合数据量分别压缩为原来数据量的25/117和120/283,且与以精度高为优势的增加辅助控制点的方法相比,所提方法的拟合精度分别提高了57.1%和22.9%,在已有曲线拟合研究方法中具有较强竞争力。

加铺改造工程纵断面设计

以高速公路加铺改造工程为依托,从老路高程测量开始,提出测量要求和测量数据处理方法,计算纵断面控制高程,并应用最小二乘法对老路纵断面进行拟合,使加铺改造工程纵断面设计更趋于科学、合理。

利用地面控制点相位残差定权方法减弱InSAR轨道误差相位

两次SAR图像成像时卫星位置的差异导致即使在平坦地区InSAR干涉图上也会有参考面相位存在。由于定轨精度有限,InSAR数据处理过程中需去除轨道误差相位。目前常用的去除轨道误差的方法为基于轨道状态矢量计算出初始基线,再根据地面控制点信息,利用最小二乘算法得到精密基线;或将初始基线对应的参考面相位去除后,再对剩余相位进行快速傅里叶变换或曲面拟合,得到趋势性相位再去除。由于去除参考面相位在去除大气相位和获取形变相位之前,因而基线精密估计的过程中易受到大气相位和形变相位的影响,影响形变解算结果。在实际应用中发现存在干涉图在去除参考面相位后依然有趋势性相位的现象,本文针对此现象考虑大气相位和形变相位影响,提出了利用地面控制点相位残差定权的基线估计方法,提高了估计形变结果的精度,模拟试验和实际应用表明该方法具有一定的有效性和可行性。

纵断面拟合设计在高速公路加铺改造工程中的应用

在对旧路高程测量和数据处理的基础上,以某高速公路加铺改造工程为依托,对原路面横坡进行控制,确定施工横坡,并采用最小二乘法对旧路纵断面进行拟合,避免了大量路段加铺厚度过薄或过厚造成道路承载能力不足或工程浪费问题。

公开DEM辅助无地面控制点国产卫星影像定位方法

在全球测绘的背景下,为实现无地面控制点的卫星摄影测量,提出了利用公开DEM辅助国产卫星影像进行无控定位的方法。为充分利用公开DEM在大范围内具有一致稳定的高精度特性,将其作为基准与从影像中提取的待定位DEM进行表面匹配,匹配时采用引入截尾最小二乘估计的最小高差(LZD)法,并根据对应点高差的分布自适应探测及剔除DEM之间的差异;匹配确定的变换参数用于对直接定位结果进行物方改正。设计了多组针对天绘一号和资源三号国产卫星影像的对比试验,结果表明本方法切实可行,能充分利用基准DEM的优势,具有较好的稳健性;定位精度很大程度上取决于但不限于基准DEM的精度,基本不受其分辨率的影响;当待定位DEM分辨率较高时,单景影像利用SRTM DEM即可得到能较好满足1∶5万比例尺地形图测制要求的无控定位精度。本方法还为卫星影像定位精度的检核提供了一种新的有效手段。

基于遗传算法的DEM粗匹配研究

传统最小二乘无控制DEM匹配方法基于LZD算法实现,该类方法对基准DEM与待匹配DEM之间的初始匹配状态要求较高,其应用受到较大限制。为了解决该问题,提出了一种基于遗传算法的DEM粗匹配方法,结合遗传算法全局最优化的需要,设计了一种新的匹配模型,对最小二乘匹配方法的拉入范围、遗传匹配方法收敛效果和粗匹配效果进行了实验分析。结果表明,基于遗传算法的DEM粗匹配方法能够在基准DEM与待匹配DEM之间状态差异较大时,为最小二乘匹配方法提供合适的初始匹配状态。

基于GA-KPLSR的转炉终点碳含量的预测研究

终点碳含量是决定钢的种类和质量的关键因素,是转炉炼钢过程中最难控制的变量之一。建立了基于遗传算法的核偏最小二乘回归(GA-KPLSR)方法的终点碳含量的预测模型。数据仿真结果表明,基于GA-KPLSR的预测模型,不仅能高效的处理变量之间的非线性关系,而且能快速收敛至最优解,得出预测结果的均方误差比主元回归(PCR)和偏最小二乘回归(PLSR)分别降低了25.77%、23.27%;相对误差降低了29.55%、26.83%;绝对误差降低了27.22%、24.84%。该方法可为实际生产中的终点控制提供参考,提高生产效益。

旋转投影法评定孔类零件轴线直线度误差

轴线直线度误差是精密孔类零件的一项重要指标,影响零部件的工作性能、装配精度与使用寿命,为能够精确地计算孔的轴线直线度误差,提出一种旋转投影的误差评定方法.通过对测量点做齐次坐标变换与旋转投影,使各测量点围绕最小二乘中线旋转到同一平面,将空间问题转化为平面问题;在平面点集中预先选择3个控制点,根据控制点、测量点到控制线距离的关系,不断利用距离比例系数更新控制点,直至3个控制点到控制线的距离的绝对值最大,从而得到轴线直线度误差值,此时3个控制点满足最小区域的"高低高"或"低高低"准则.本方法无需复杂的非线性优化过程,计算量小,评定结果精度高,旋转投影保留了测点之间的距离关系,可有效避免直接投影遗漏控制点组合的问题.计算结果表明:与其他评定方法相比,本方法的评定结果精度更高,耗时在0.1 s以内,能够用于精密制造行业孔类零件的直线度误差评定,具有较高理论与实际应用价值.

部分斜拉桥施工控制位移测点优化布置

部分斜拉桥施工控制中常采用预埋测点来监控桥梁施工过程,为信息化施工提供比较准确的量测数据,本文以常澄高速公路某部分预应力混凝土斜拉桥为背景工程,针对测点优化展开研究,采用最小二乘法进行曲线拟合,以误差达到最小为约束条件,确定出最佳的位移测点布置方案,从而为此类方法提供理论依据并为现场施工服务。

B-样条逼近曲线的应用(英文)

引进了一种构造曲线的逼近技术 ,它放松了曲线应包含所有数据点这一严格要求 .为了度量一曲线能逼近已给数据多边形的好坏 。