点云数据配准算法的研究

点云配准是点云数据处理的关键,直接影响最后合成结果和模型精度。目前,点云配准方法普遍存在对配准数据初始位姿要求高的缺点。将点云配准分为两个阶段：第一阶段是基于同名点配准,即粗配准,采用人机交互式,配准过程耗时短,节约时间;第二阶段是精配准,在粗配准后,依据最小二乘原理,用间接平差思想,通过最近点迭代算法对点云数据快速配准,并采用目标点集中、目标点坐标与转入目标点集中的点坐标中误差为指标,评价配准精度。进行粗配准的精配准不仅速度快、耗时短,并且可以避免因局部收敛而带来的局部最小问题。试验表明该方法有效可行。     

基于互信息和类电磁机制优化算法的医学图像配准研究*

采用互信息来描述图像配准的效果,应用类电磁机制优化算法搜索配准所对应的空间变换参数,并借鉴POWELL优化算法,在局部搜索过程中采用了黄金分割点一维搜索方法进行搜索,实验结果表明提出的算法可以很好的脱离局部最优解,同时可以达到较好的配准精度,并具有较好的时效性。     

插值方法在TDOA估计中的研究与应用

TDOA时延估计中,互相关法是最经典方法之一,其所能估计时延的最大精度为系统采样周期.为了将估算精度推进到亚采样周期级别,对原始信号数据进行点内插值预处理,通过算法间接实现提高系统采样率,在此基础上,运用广义互相关及多项式拟合对时延进行估计,尝试提升时延估计的最大精度.通过Matlab仿真及实测数据分析,结果表明,在数据预处理中进行插值处理,可大大提升时延估算精度,时延估算累计误差能够明显收敛,且该算法复杂度低,易于投入工程实测中使用.     

基于一面两孔特征的点云配准方法

为了提高零件在扫描检测过程中点云与设计模型的配准精度,提出了一种基于一面两孔特征的点云配准方法.该方法粗配准以零件的平面/圆柱孔特征为对象,使设计模型和点云的局部坐标系重合,并通过改进ICP算法求解点云与设计模型最近点的距离最小平方和实现精配准.由于配准区域和最近点的计算方法不同,精配准进一步分为全域和特征域配准两种类型.全域精配准以距点云最近的设计模型三角网格点或投影点为最近点,适合于毛坯件;特征域精配准则通过求解点云在平面/圆柱孔特征上的投影点为最近点,适合于成品件.试验及计算结果表明:全域配准的配准精度随表面离散点距离的减小而提高, 当离散点距离达到1.50 mm时,其配准精度已经达到0.15 mm,基本满足工程应用要求.当配准精度相同时,配准效率较其它方法提高10%~20%.      

一种散斑干涉条纹的细化处理

干涉条纹的细化可以减少数据存贮量、提高处理速度,同时最重要的是提高干涉条纹的判读精度.但由于散斑干涉条纹的信噪比较低,常用的图像分割算法对干涉条纹的二值化都会存在一部分失真,针对散斑干涉条纹的灰度级成规律分布的特点,提出一种不对其采用阈值分割即把干涉条纹二值化的算法,实验结果表明此算法能较好地对一幅散斑干涉条纹图像进行细化.     

基于互信息快速算法的多模医学图像配准

互信息作为相似性测度在多模医学图像配准领域得到了广泛应用,具有高精度和稳健的特点.但频繁的互信息计算降低了配准效率,同时对两幅图像重叠区域比较敏感.采用归一化互信息为测度,降低互信息计算中灰度级的快速算法,通过多模CT/MRI配准实验证明,可以在确保配准精度的同时缩短时间提高配准效率.     

曲线的保凸插值细分算法

给出了曲线的保凸插值细分算法;对于给定的凸数据和边界切向量。算法构造一个保凸插值曲线,在边界同时插值切向量,证明了其极限曲线是Ｃ＾１的,此算法对控制点是非线性的。     

基于Harris特征与NDT-ICP算法的钢箱拱预制件尺寸智检方法

针对桥梁建造时传统人工尺寸检测在面对海量桥梁预制件时效率低、成本高的难题,使采用地面激光扫描(TLS)技术的智能尺寸检测突破现有数据处理算法的精度与效率瓶颈,建立了基于建筑信息模型(BIM)-TLS的桥梁钢预制件尺寸智检框架,包含构件几何尺寸检测与数字预拼装2个环节;二次开发了BIM点云化处理技术,构建了参照点云模型,采用直通滤波、统计去噪(SOR)滤波、体素化网格(VG)处理等算法预处理点云数据,实现了基于k近邻(kNN)算法的尺寸检测指标评价;通过3D-Harris特征点检测、正态分布变换(NDT)粗配准与迭代最近点(ICP)精配准提出了基于Harris特征与NDT-ICP算法的快速配准尺寸智检策略,并结合工程需求应用于某大跨拱梁组合结构钢箱拱预制件尺寸智检中。研究结果表明：采用提出的智检方法对2个相邻节段钢箱拱进行尺寸检测的最大偏差分别为1.689和1.571 mm,均满足制造偏差(小于2 mm)要求;与传统NDT-ICP算法相比,该方法将点云整体配准精度提高了35.3%,效率提高了61.88%,可见该方法表现高效且结果准确,促进了钢预制件几何尺寸检测智能化;基于该方法的拱肋数字...     

级配理论应用研究

在对最大密度曲线理论和粒子干涉理论及相关级配算法研究的基础上,提出了变i法及相应算法.通过变i法计算的集料级配与规范中AC-16、SMA-16、Sup-12 5级配和以粒子干涉理论为依据设计的多级嵌挤密实结构级配的比较,给出了满足AC-16、SMA-16和Sup-12 5级配的相应i值范围,并结合工程实例对变i法在AC-16型沥青混合料设计中的应用进行了检验.结果显示,利用该方法设计的级配,较好的满足了设计要求.同时也说明变i法能较好的适应我国沥青混合料级配采用方孔筛的划分标准及不同沥青混合料类型的级配设计要求.     

曲面的保凸插值细分算法Ⅱ

给出了曲面的保凸插值细分算法和分析.此算法是对以前提出的曲面保凸插值细分算法的改进.对于给定的凸多面体,算法构造一个凸的插值多面体顶点的曲面,其极限曲面是C1的.此算法对控制点是非线性的.该算法不仅适用于封闭曲面,也适用于开曲面.     

High accuracy NURBS interpolation for five-axis machine of table-rotating/spindle-tilting type

In this paper, the definition of NURBS curve and a speed-controlled interpolation in which the feed rate is automatically adjusted in order to meet the specified chord error limit were discussed. Besides those, a definition of linear interpolation error of post-processed data was proposed, which should be paid more attention to because it will not only reduce quality of the surface but also may cause interference and other unexpected trouble. In order to control the error, a robust algorithm was proposed, which successfully met a desired error limit through interpolating some essential CL data. The excellence of the proposed algorithm, in terms of its reliability and self-adaptiveness, has been proved by simulation results.     

圆弧插补的改进及软件实现

逐点比较法是开环数控系统常用的插补方法,介绍了逐点比较法的基本原理和圆弧插补改进方法及改进后的高级语言实现算法,可有效的提高逐点比较法的插补精度。     

数控系统小线段高速加工中的“拐点问题”

在数控系统的连续小线段高速插补中,由于线段终点速度不为零及插补的离散特征,线段最后插补点与终点不能自然重合,若强行把终点作为最后插补点,可能带来速度冲击．为解决这一问题,本文提出了一种全新的处理方法,在确保没有速度冲击的前提下,允许插补点不通过线段终点,简化了插补算法．该方法产生的最大轮廓误差仅取决于最大加速度及插补周期,在实际系统中进行误差控制十分方便．     

用灭点－边缘线性内插算法提取立体图象物体的中心线

本文提出了提取立体图象物体中心线的灭点一边缘线性内插算法。以光带图象为实例,阐明了它的实现原理。它与灰色加权线性内插算法相比,不仅具有计算速度快的优点,而且具有相同的精度。      

一种基于导频和循环前缀的信道估计方法

提出了利用循环前缀对信道进行估计的方法,即在梳状导频模式时,使用导频获得导频子信道频率响应后,对其在频域方向进行插值得到数据子信道响应,在以后没有导频的序列的数据周期内,使用循环前缀对信道进行估计.仿真结果表明:和两个一维的插值方法相比,在不降低系统性能的情况下,改善了系统的实时性能.     

提高级配指标计算精度方法研究

级配曲线是颗粒分析试验的重要成果图件,用其计算的不均匀系数Cu与曲率系数Cc是路基填料划分的重要指标。传统作图法整理级配曲线时,工作量大且精度不高。在分析线性插值、多项式插值、Lagrange插值与分段抛物线插值算法的基础上,提出了修正样条函数拟合的方法,得到土的光滑颗粒级配曲线。针对非单调样条函数,采用最佳逼近算法求解,克服了曲线出现平台时病态函数问题。文中提供了求解的关键代码,实践表明该法可以提高计算级配指标的精度和自动化程度。     

基于三角函数内插法的波动反应谱计算精度分析

以反应谱基本概念和线性插值法为理论基础提出了求解波动反应谱的三角函数内插法。推导了反应谱计算公式,建立了时间间隔相等的三角函数内插法的连锁递推反应谱计算公式。对简谐波动荷载进行三角函数内插法、解析法和"精确法"的反应谱计算,结果表明:采用三角函数内插法的反应谱计算值比反应谱计算方法(精确法)计算值更接近解析解,且计算精度更高。利用三角函数内插法对两条实际记录的波动加速度时程曲线进行反应谱的数值计算。分析表明:基于三角函数内插法得到的各反应谱值是稳定的,其反应谱值一般稍大于线性内插法所得结果,精度满足要求,能在一定程度上简化计算。     

山区公路回头曲线的车道偏移行为与自由行驶轨迹模型

为揭示山区公路回头曲线路段的车道偏移行为和轨迹特征,建立了自由行驶轨迹模型;在一条山区复杂线形公路上开展了实车驾驶试验,使用高精度车载设备收集自然驾驶状态下的车辆行驶轨迹、速度和偏移数据;基于轨迹相对位置曲线定义了回头曲线路段左右转车辆的自由行驶轨迹模式;以曲线转角180°为界,建立了回头曲线路段车辆相对位置拟合模型,设计了基于偏移量的自由行驶轨迹计算方法,并以其他道路的回头曲线作为算例进行模型验证。研究结果表明:回头曲线左转车辆呈现出4种轨迹模式,右转车辆呈现出3种轨迹模式;车辆轨迹在回头曲线的入弯、弯中和出弯阶段均出现了较大的偏移,偏移量大于40%,此时车身侵占对向车道,不同的轨迹模式具有不同的偏移特征;不同位置所对应的速度与偏移量的分布较离散,当速度折减小于6.5 km·h-1时,驾驶人可以通过占用对向车道来降低回头曲线行驶时的速度折损;基于横向偏移量建立的不同曲线转角下的轨迹拟合模型中,当回头曲线转角约为180°时,拟合模型的精度最大,左转拟合精度介于0.90~0.97,右转拟合精度介于0.65~0.97;当回头曲线转角大于180°时,拟合模型最大拟合精度0.97发生在右转,当回头曲线转角小于180°时,拟合模型最大拟合精度0.89发生在左转。可见,本文建立的轨迹模型具有较强的适用性,可为山区公路回头曲线的行驶轨迹预测提供手段和方法。      

交叉口机动车运动轨迹特征提取与标定

为探讨机动车在交叉口的运行特性,采用复合特征提取算法获取图像上机动车运行的轨迹特征;在多边形线性扫描算法的基础上,考虑摄像机成像畸变的影响,引入中心偏移因子,提出了考虑中心偏移的多区域扫描标定算法,将运行轨迹图像特征转化为真实的运动特征;最后,与多边形线性扫描算法的计算结果及实测数据进行了对比,结果表明:该算法能够有效地提取交叉口机动车的运行轨迹,准确地表征机动车在交叉口的相关运行特性;与实测车速相比,计算得到的机动车速度误差小于4%.      

一种三坐标数控铣床CNC系统软件的设计

本文介绍了一种基于PC386微型机的新型三坐标微机数控铣床CNC系统软件的设计方法。提出了系统软件的结构，着重介绍了插补算法、刀具补偿、尖角过渡仿真、实时加工和刀具轨迹显示，同时简要介绍了加工程序的解释与分析。