大视场多像机视频测量系统的全局标定

针对大视场多像机视频测量系统的全局标定,提出并实现了一种基于近景摄影测量技术的高精度像机标定方法.首先,设计一种带有标志点的十字架形标定参考物,十字架正反两个表面粘贴有环形的编码标志点和圆形的非编码标志点.然后,在现场用工业摄影测量系统XJTUDP重建出双面标定十字架的精确结构尺寸数据;将标定十字架在公共视场范围内依次摆出多个姿态,并控制多像机同步拍摄各姿态的图像.最后,为大视场像机选择10参数非线性成像模型,对采集的图像组依次进行标定运算,标定出各像机的内参数和畸变参数,并全局定向出各个像机在统一坐标系下的外方位参数.实验结果表明,该标定方法的重投影误差小于0.05 pixel;利用标定结果测量高精度标准尺长度,相对误差小于1/4 000,可满足大视场多像机视频测量对精度和效率的要求.     

基于遗传算法的像机虚拟立体校准技术研究

给出了一种基于遗传优化算法的虚拟立体校准方法。利用红外发光二极管随三坐标测量机的测头做定间距移动构造了一个立体校准模板,通过奇异值分解算法初始估计校准参数,最后,通过遗传算法优化求解所有校准参数。实验中校准点的空间位置反推误差小于0.04 mm,表明该方法能够解决像机内参数精确校准问题,可以满足大尺寸视觉坐标测量技术对摄像机内参数精确校准的要求。     

基于精确控制点的立体像机校准技术

给出了将改进的两步法与精确控制点相结合来精确校准立体像机的新技术,像机镜头畸变模型考虑了径向畸变和切向畸变.利用红外发光二极管随三坐标测量机测头移动以确定间距来形成立体校准模板上的精确控制点.校准程序包括先使用位于图像中心的控制点来线性求取部分校准参数,然后再使用所有控制点来迭代优化所有参数.实验中使用非线性优化参数来反推控制点的空间位置,发现精度比线性求解参数提高了0.11 mm,结果表明,此技术可以满足像机精确校准和测量的要求.     

基于序列图像特征配准的摄像机旋转补偿算法

提出了一种基于序列图像特征点配准和基于最小二乘估计的摄像机绕轴旋转运动精确估计算法.该算法利用序列图像帧间的强相关性,通过分析相邻两帧图像的运动,由Harris算子进行特征点检测.基于这些特征点用模板匹配方法对帧间图像进行配准,然后根据多个特征点的运动矢量用最小二乘估计获得摄像机的运动参数,并用获得的运动参数实现对摄像机绕轴旋转运动的精确补偿.实验结果表明,该方法在帧间旋转角度＜10°时,摄像机绕轴旋转运动角度估计误差＜5%,但是当旋转角度＞14°时,相对估计误差＞20%.从系统实际应用(帧间旋转＜5°)来看,该方法克服了成像测量中摄像机旋转对图像处理和测量精度的影响,弥补了因像机旋转引起的测量误差大的缺陷,提高了测量精度,可满足使用要求.     

一种载体位姿不受控的空间机械臂自适应控制

对于载体位置和姿态均不受控制的自由漂浮空间机械臂系统,提出了一种自适应控制方法.该方法将离线参数辨识与在线估计相结合,离线辨识已建模动力学方程的参数,在线估计补偿未建模的动力学方程不确定部分.仿真结果证明了该方法的有效性.     

基于自由运动的刚性球棒的像机内外参数标定

制作一种两端及中间各安装一个红外反光标志球的刚性球棒,不需要其它复杂标定装置,只要将这种特制的刚性球棒在测量空间内多次随意移动并摄取其图像,即可实现双像机标定。标定算法首先假定主点位于像面中心附近的某个位置,通过Hartley改进八点法求出基本矩阵,继而求出半标定矩阵并对其奇异值分解,再线性地求出焦距。接着求出本质矩阵,奇异值分解后得到旋转矩阵和比例因子意义下的平移向量。利用三角法确定刚性球棒两端点的重建坐标和距离,与标准距离对比确定比例因子。通过评价函数将像机标定转换成寻找两像机最佳主点配对的非线性最小化问题。运用改进的模拟退火进化策略算法迭代优化求解出最佳主点配对,继而求解出像机其它内外参数。与传统方法相比,本文方法不需要对球棒的运动做任何限制,并且能够同时求解出像机内、外参数,改进的模拟退火进化策略算法改善了全局收敛性能并加快了收敛速度。     

基于任意声矢量传感器阵列的角度和频率估计算法

提出了一种基于任意声矢量传感器阵列下联合角度和频率估计新方法.将矢量传感器阵输出的信号进行建模分析表明此信号具有平行因子四线性模型特征.利用四线性分解的唯一性条件,从分解得到的矩阵中联合估计出声源的参数.该算法首先应用平行因子四线性分解算法估计出频率矩阵和方位矩阵,然后根据频率矩阵和方位矩阵的结构特点及最小二乘方法进行声源参数的计算.该方法与传统算法相比,无需多维谱峰搜索及参数配对,并具有更高的估计精度,在工程上有一定的应用价值.计算机仿真和实验结果验证了该方法的有效性.     

不完全重叠多分量线性调频信号参数估计

提出了一种对时域不完全重叠多分量线性调频信号进行到达时刻、终止时刻以及初始频率估计的方法.首先,通过对信号模糊函数进行Radon变换获得各分量的调频系数.然后用滤除单分量自项二次项的方法使信号成为普通的正弦信号.通过相关法估计该正弦信号的到达时刻和终止时刻,就可以获得其对应的线性调频分量的时间参数.同时,通过对该正弦信号频率估计,结合已获得的到达时刻参数,就可以实现对该线性调频分量初始频率的估计.理论分析和计算机模拟结果表明本方法切实可行.     

多种数据状态下三参数Weibull分布的极大似然估计

提出一种既适合完全数据,也适合各种截尾数据的三参数Weibull分布极大似然估计的计算方法.首先建立完全数据和截尾数据下统一形式的似然方程；利用二阶收敛Newton-Raphson迭代法求解给定位置参数时含尺度参数和形状参数的两参数Weibull分布的极大似然估计；然后采用稳定快速的Brent搜索法,求解出仅含位置参数的单变量似然函数最优解；最后结合实例说明该算法的稳定性和高效性.该方法具有计算精度高、速度快、适用数据范围广的优点.     

基于设计参数估计的产品变型设计

针对定制产品变型设计中设计参数不完全的问题,提出了基于已有产品数据资源进行设计参数估计的变型设计方法.在该方法中,每一个产品的设计方案对应一组完全的设计参数,并记为一个向量,定制产品中未知的设计参数可以根据已知设计参数和已有的产品数据资源,通过极大似然估计得到.通过运用期望最大化算法,简化了设计参数极大似然估计的运算,给出了运用期望最大化算法实现未知设计参数推断的迭代过程.设计了变型设计系统的框架结构,给出了变型设计的过程.最后,用一个实例对该方法进行了验证.