基于视觉理论的动态点云剔除算法

针对动态场景下构建的点云地图中包含大量动态目标的错误点云问题,提出一种基于视觉理论将三维点云转换视觉图像的动态点云剔除算法。通过对当前帧和包含动态点云的噪声地图做点云的地面分割和高度分割,将点云的深度信息转换成视觉可用的图像信息,利用视觉理论中的背景差分法对当前帧和噪声地图进行深度图像对比,筛选出初始动态点云并计算动态分数;根据动态分数对初始动态点云进行自适应最近邻搜索以剔除动态目标。实验结果表明,所提算法的动态点云剔除率可达94%以上,整体得分为96.34,能有效剔除场景中的动态目标。

不规则物体点云切片中的多轮廓分割算法

使用切片法进行不规则物体点云体积测量时,现有的多边形拆分再重组(PSR)算法难以正确拆分较近的轮廓,进而导致计算精度较低。针对这一问题,提出一种多轮廓分割算法——改进最近点搜索(INPS)算法。首先,通过局部点的单次使用原则分割多轮廓;其次,使用多边形内点判定(PIP)算法判断轮廓的包含关系,以确认轮廓面积的正负;最后,采用切片面积乘以厚度并累加的方式获取不规则物体点云的体积。实验结果表明,在两个公开点云数据集和一个化学电子密度等值面点云数据集上,所提算法都能实现高正确率的边界分割,具有一定的普适性;且该算法体积测量的平均相对误差为0.0436%,低于PSR算法的0.0627%,可见所提算法实现了高正确率的边界分割。

不同尺度DDM的深度保证率变化规律研究

针对当前高密度多波束水深数据抽稀后所构建数字水深模型(digital depth model,DDM)的航海安全性缺少估计这一问题,分别以最浅点法、最近点法和平均值法3种常用方法抽稀水深数据并构建DDM,在此基础上,分析不同抽稀方法所构建DDM随尺度变化的深度保证率变化规律,采用统计分析的方法建立DDM深度保证率与抽稀尺度、海底地形复杂因子之间的数学回归模型。实验表明:该回归模型不仅可用于估算基于不同抽稀方法所构建DDM的深度保证率,也为确定满足适合的DDM深度保证率所需要的抽稀尺度提供了理论依据。

曲边多边形中轴提取的新方法

针对现有多边形中轴提取方法在处理复杂图形和特殊图形上有较大困难的不足以及中轴连通性和位置准确性难以保证等问题,提出一种曲边多边形中轴提取方法。首先提出曲边多边形的概念及其中轴的定义,然后基于最近边缘点集距离均值变换,结合新的中轴点判定规则,利用种子点生长判别法提取曲边多边形的中轴,并给出具体实现步骤。通过多组实例验证,该方法不仅能适用于各类多边形,且能较好地抑制图形边界噪声的干扰,提取出具有良好的光滑性、准确性和连通性的多边形中轴。

基于轮廓线双向距离场的文物碎片拼接算法

在文物碎片自动拼接中,由于断裂部位受损造成几何特征缺失,传统基于几何驱动拼接算法难以拼合。为此,提出一种基于断裂部位轮廓线双向距离场的文物碎片自动拼接算法。通过提取文物碎片表面的显示脊线,从而得到碎片的纹饰特征,采用最小逼近误差法提取表面纹饰轮廓上的特征点,依据顶点曲度值获取断裂面特征点,构建碎片断裂面轮廓线至表面特征点和断裂面特征点的双向距离场,引入欧式距离一致性和凹凸互补性的约束,构造特征描述符,定义匹配度函数获取特征点匹配对集合,使用四元数算法计算刚体变换矩阵,以迭代最近点法实现精确拼合。实验结果表明,与传统断裂面拼接算法相比,该算法能节省拼合时间,且拼合误差较小。

基于网格相对密度差的扩展聚类算法

针对现有的多密度聚类算法对参数依赖性较高、聚类精度较低等问题,提出一种基于网格相对密度差的扩展聚类算法(ECRGDD)。首先,该算法给出一种网格划分方法,通过统计数据点的分布情况选取相对密集区域,采用近邻估计法计算网格划分大小的标准;接着,提出网格相对密度差的概念,根据网格密度值选取初始单元,通过计算网格之间的相对密度差围绕初始单元进行扩展聚类;最后,给出边界点提取技术,采用构建模糊函数的方法对边界单元进行处理。实验结果表明,该算法能有效地对不规则、多样化分布的数据集进行聚类,并能较好地分离出噪声,聚类精度较高。

基于核方法的平分最近点算法

通过分析平分最近点算法的性质,利用核技巧,构造了基于核方法的平分最近点算法。证明了该算法构造的决策函数仅依赖于选择的核函数。实现了平分最近点算法与核方法相结合,求解非线性分类问题。

基于总体最小二乘自适应切片的点云孔洞修补

针对普通孔洞修补方法在修补复杂曲面的孔洞无效或者所修补的曲面不光滑等缺点,提出基于自适应切片的孔洞修补方法。首先,在考虑点云局部特征的情况下对整体点云进行自适应切片,在得到切片后引入总体最小二乘进行拟合,最后,在线上取点填充缺失的点云。实验结果表明,采用自适应切片法修补孔洞能够顾及到点云的曲率和密度变化,保持点云的局部特征,用总体最小二乘法拟合切片得到的孔洞填充点云精度较高,光滑性好。通过对比常规方法,可以得到基于总体最小二乘自适应切片方法修补效果更优。

基于最小超球体的快速分类法

文章提出了两种快速分类的方法——基于最小超球体的平分最近点法和基于最小超球体的按比例划分法。前者只对分别包含正、负类训练点的两类超球体线性可分的情形有效,后者则适用于线性可分和近似线性可分的两类分类问题,且在确定分划超平面时融入了对训练集分布特征的考虑。两种方法皆借鉴了平分最近点法的思想,结合超球体的几何特征,用解析几何方法就可求得分划超平面,从而避免了求解二次规划,大大缩短了训练时间,减小了内存占用量,尤其在处理大规模数据集时优势更为明显。两种方法的特点及其和平分最近点法的对比在实证中都给予了分析说明。

石材桥式切割机多边形区域的粗加工优化

利用圆盘锯在粗加工方面具有切削深度较深和线速度大的优势,扩大石材桥式切割机的加工范围,研究其在多边形区域中的切削加工优化问题.首先,研究圆盘锯的切削几何特性,根据圆盘锯切触面特性,计算避免干涉现象的多边形内轮廓;然后,对多边形区域进行走刀方向优化,以减少进退刀次数,从而缩短加工时间;最后,为进一步缩短加工时间,采用最邻近点法对加工轨迹进行优化.通过对多边形区域加工的仿真研究,验证了提出方法的有效性.

雨量预报方法的评价模型

本文建立了"最邻近点插值法"、"反距离加权平均法"等两个降雨量预报算法模型,给出各观测站的雨量预报值,并且用三项指标对两种雨量预报准确性进行了评价。对于问题二,给出了满意度函数用来评价公众满意程度。结果表明两种预报方法公众的满意度都在95%以上。

最近邻点插值法在核设施退役源项调查中的应用

针对最近邻点插值法在不同布点方式下对高斯分布污染源项估算的准确度进行了分析。结果显示:通过优化布点,该方法的准确度能够满足源项调查的要求。在某核设施含汞污染物取样检测结果基础上,建立了地下污染物的三维数据模型。采用最近邻点插值法进行分层插值得到了污染物的分布情况及总量。地下污染物总量估算结果与物料衡算结果基本相符,证明最近邻点插值法能够用于核设施退役源项调查地下污染物的估算。

二极管钳位型三电平逆变器共模电压抑制

二极管钳位型(NPC)三电平逆变器是一种应用广泛的多电平逆变器结构。中点电位不平衡是NPC三电平逆变器固有的缺点。传统虚拟空间矢量调制(NTV2)能在输出电压全范围内控制中点电位平衡,但其产生的共模电压较大。针对上述缺点,提出了一种新型NTV2方法,选用产生共模电压较小的基本电压矢量合成新的虚拟小矢量和虚拟中矢量。同时,提出相占空比法,降低了新型NTV2方法的开关频率,使其开关频率固定。仿真和实验结果验证了新型NTV2方法能够有效地抑制共模电压,且在输出电压全范围内控制中点电位平衡。

罚处共享最近邻密度峰聚类算法

为解决传统密度峰聚类算法容易忽略低密度簇中心以及难以自动选择聚类中心的问题,提出罚处共享最近邻密度峰聚类算法。设计罚处系数,减少高密度簇中非中心点的共享最近邻局部密度值,降低低密度簇中心点被忽视的机率;采用迭代阈值法实现簇中心点的自动选择。在人工数据集、UCI真实数据集以及图像数据集上进行仿真实验,其结果表明,该算法能找到数据集的簇中心和簇数目,聚类精度优于相比较的其它算法,该算法是可行的、有效的。

基于二次精简的散乱点云精简方法

在逆向工程中,点云精简是一个重要的步骤,精简的质量直接关系到后续曲面重构的效率.分析了常用的几种点云精简方法,并针对现有方法的不足,提出一种改进的方法.该方法使用PCA主成分析法,利用点的k邻域点集拟合切平面,将点到该平面距离作为判断特征点的依据进行初始精简,再利用均匀网格的方法对初始精简后的点云进行重采样处理,保留部分关键特征点.通过初始精简和后期精简两步法完成对点云的精简步骤,并通过实验验证了该方法的有效性.