基于AKAZE算法的图像拼接研究

针对基于KAZE特征检测的图像拼接算法实时性问题,提出一种简单有效的AKAZE拼接算法。该算法首先通过AKAZE算法提取图像特征点,接着计算M-LDB描述符从而生成特征向量。随后计算特征向量之间的汉明距离,提取出匹配的特征点对,然后利用RANSC算法估算全局单应性矩阵,根据动态线性变换算法求取重叠区域局部投影关系,结合两者统一投影平面,最后利用加权融合实现两幅图像的拼接。对KAZE、SIFT、SURF、ORB、BRISK进行性能实验比较,所用算法不仅对于高斯模糊、角度旋转、尺度变换和亮度变化等情况下保持良好的性能,而且处理时间大大缩短,实现了有效的图像拼接。     

对动态目标进行匹配的快速算法

基于图像匹配模型,在小波变换和投影特征的基础上,提出对动态目标进行匹配的快速算法.首先对动态目标进入视场的方向进行划分,针对划分后的区域利用小波变换和垂直投影技术得到一个可能的匹配点集合,再将模板图在搜索图上对匹配点集合中对应的点上利用灰度相关归一化公式作匹配运算,从而得到匹配位置.实验结果表明,该算法在实现匹配精度的同时,更进一步的提高匹配速度.     

基于双目视觉的棒材端面中心点定位

在利用标签焊接机器人为捆装棒材焊接标签时，需要向其提供一组棒材端面中心点的三维坐标，针对从捆装棒材中选择并定位棒材端面中心点的问题，提出一种基于双目立体视觉的方法。该方法利用双目视觉系统的虚拟像平面模型，通过将平面标定板摆放在平行于捆装棒材端平面的位置进行两台相机的外参标定，根据标定结果生成目标在该标定平面上的虚拟图像；采用SVM和连通区的方法提取虚拟图像中棒材端面中心点特征；采用极线约束和中心点共面约束的方法进行特征匹配，向机器人提供一组端面中心点三维坐标。仿真实验结果显示提供给机器人的推荐点均来自正确匹配点对，说明本文提出的特征匹配算法有效；真实实验中推荐点深度位移最大误差为0.20 mm，平均误差为0.09 mm，说明本文提出的棒材中心点特征提取方法有效。     

基于双目图像测距的输电线路净距计算与安全告警方法

对于无人机、直升机采集图像巡检方式,为了实现对输电线路净距的快速测量、障碍物自动辨识和安全告警,研究基于特征提取和双目图像测距的输电线路巡检图像处理方法.首先,采用极线纠正、半全局匹配(semi global matching,SGM)算法实现图像像素点的畸变纠正及同名点匹配;然后,采用Sobel边缘检测算子、特征点匹...     

基于双目视觉脉搏图像SIFT特征匹配

通过双目视觉原理构成脉搏图像传感器采集脉搏薄膜图像,再基于特征点的立体匹配框架中,利用图像梯度信息,引入基于三维梯度方向直方图的SIFT特征描述子作为区域特征描述符,进行脉搏图像的特征匹配,为最后的三维信息的获取和对其他立体视觉图像匹配有很大的参考性。     

一种基于曲线拟合的柱面图像匹配算法

传统的RANSAC误匹配剔除算法对柱面图像误匹配剔除效果较差,为了解决这一问题,提出一种基于曲线拟合的误匹配剔除算法.首先对两幅图像进行SURF特征提取并采用最近邻匹配法进行粗匹配,然后将匹配点对集合按照所在列数的大小进行排序,最后将每个匹配点对两个特征点所确定的直线的斜率集合、欧式距离集合分别进行曲线拟合从而剔除误匹配.实验证明,提出的基于曲线拟合的图像匹配算法明显增加了剔除误匹配后靠近柱面图像边缘部分的匹配点数量,提高了柱面图像匹配的精度.     

改进稠密双目匹配算法在输电线路基础三维重建的应用研究

三维扫描技术具有准确性强、精度高等优势,在工件尺寸测量、体积测量等方面得到了初步的应用。然而,针对输电线路基础这类大尺寸、低纹理特征的对象,其获得的三维点云较为稀疏,匹配精度还存在一定问题,测量精度无法达到特高压电网建设的要求,应用还存在一定难度。为了解决上述问题,论文建立双目摄像系统的数学模型,通过改进的Census变换和高斯加权操作提高图像匹配代价计算的精度,结合基于纹理信息的图像边缘保留滤波方法,计算得到目标表面的稠密点云,实现了三维表面重建。通过对220千伏电网基建工程进行三维测量实验,实验结果表明论文提出的三维测量方法和系统,测量误差低于1mm,满足输电线路工程基础质量设计和验收规范要求,能够广泛应用于电网基建工程基础验收等环节,提高验收精确度。     

基于图像匹配的目标定位技术研究

本文通过对图像匹配过程的描述,使用SIFT算法完成对基准图像以及待匹配图像的精准匹配,从而实现对目标的定位。SIFT算法在图像匹配过程中具有很好的鲁棒性。通过实验验证其适合应用于目标定位领域。     

基于点线投影模型与几何误差制约规则的图像匹配算法

当前较多图像匹配算法主要通过求取Haar小波的方法获取特征描述符进而完成图像匹配,忽略了特征点对应邻点的投影特性,当匹配图像之间存在旋转、缩放等变换时,易导致匹配图像中存在较多的错误匹配以及漏匹配等不足。对此,提出了一种基于点线投影模型耦合几何误差制约规则的图像匹配算法。首先,引入FAST算法用于准确、快速的检测图像的特征点。然后,利用像素点对应的梯度值构建点线投影模型,用以获取特征点的主方向。以特征点为原点构建极坐标,将特征点邻域进行区域分割,通过联合分割区域中的分布直方图以求取特征向量,从而形成特征描述符。最后,利用Euclidean模型求取特征点的最近邻与次近邻之比,完成特征点匹配。利用匹配特征点之间的映射关系,构造几何误差模型对特征点集的误差进行度量,根据度量结果构建几何误差制约规则,对匹配特征点进行优化,实现图像匹配。实验结果表明,与当前图像匹配算法相比,算法不仅具有较高的匹配精度,而且还具有较好的鲁棒性能。     

融合光流的双目立体匹配算法研究

立体匹配是双目立体视觉的非常重要的一个环节,也是最关键最困难的一步。针对现有算法的匹配;住确性低,误匹配多等缺陷,提出了融合光流的匹配算法,该方法无需核心点的限制,因此我们将像素点间的边缘性研究主要在种子点集中的面积域中进行,而且在左右图像对中、前后的序列图像中都进行了研究,这样可以通过计算获得有图像序列候选点的光流,然后与左图像序列中的种子点进行匹配。     

基于AKAZE和PROSAC的风机叶片裂纹图像拼接方法

为获得完整且高分辨率的风机叶片裂纹图像,利用图像拼接技术将多张高分辨率图像拼接成一副完整的图像。针对风机叶片裂纹图像特征检测困难、匹配率低和拼接质量差的问题,提出一种基于AKAZE算法和PROSAC算法的图像拼接方法。首先,该方法利用AKAZE算法检测图像特征点,并生成二进制的特征点描述符;然后,将汉明距离作为相似度测量对特征点进行暴力匹配,在此基础上采用PROSAC算法优化特征匹配结果,并计算图像变换矩阵;最后,使用渐入渐出融合算法消除拼接痕迹,获得完整的叶片裂纹图像。试验结果表明,本文方法能够检测出数量丰富的特征点,匹配正确率在95%以上,拼接精度约为0.7个像素,并且拼接速度较SIFT方法提升了17%。AKAZE+PROSAC方法可以更好地满足高分辨率风机叶片裂纹图像拼接的需求。     

风电叶片结构健康监测系统

中国目前大力发展清洁能源技术,以风电为代表的新能源产业在中国已经有比较大规模的应用。在运行过程中,风电叶片表面出现了撕裂、扭转、螺丝松动等情况;出现上述情况的部位主要集中在叶片根部、叶片空心材料与实心材料交接处。通过对风电叶片运行状态、叶片材料、制作工艺的研究,出现这样的情况主要是运行过程中震动量及应变力起了较大的影响。因此,通过安装在叶片内部的加速度传感器及应变片监测叶片的震动量信号及应变力,采集这两种类型的数据并通过一年以上运行数据的积累达到动态监测风电叶片结构监测健康系统的目的。未来希望通过分析能够了解叶片的全生命周期,做到提前预警。     

风机叶片内部缺陷日光激励动态热成像方法研究

针对在役风力发电机组叶片内部缺陷类型难以区分的问题,本文提出了基于自然日光激励的动态热成像检测理论与方法,并进行有限元仿真模拟与试件实验研析了自然日光激励下风机叶片不同内部缺陷的动态热成像规律。首先,建立风机叶片切片的有限元传热仿真模型,通过数值计算揭示脱粘、积水两类典型内部缺陷在日光激励热传导物理场下热特征的变化规律;其次,对叶片切片进行同质加工,并利用无人机搭载热成像载荷搭建了日光激励热成像检测平台;最后,在自然日光激励条件下进行全天不同时段下的日光激励热成像实验。仿真和实验结果表明,风机叶片内部脱粘、积水两类典型缺陷在日光激励下将导致表面温度场呈现不同的变化趋势,脱粘缺陷会导致风机叶片表面对应区域出现高温异常到低温异常的动态演化,积水则相反,上述规律将为在役风机叶片的智能运维提供新的方法论。     

风力机独立桨距角鲁棒自适应跟踪控制

针对风力机非线性电动桨叶系统,分析了桨叶承受的力矩和空气动力造成的不平衡载荷。根据动量矩定理,建立了具有时变不确定项的桨叶动力学模型。设计了风力机独立桨距角鲁棒自适应跟踪控制器,给出了控制器自适应参数的自适应更新率算法。利用李雅普诺夫稳定性理论,证明了桨叶控制系统的稳定性。采用Matlab/Simulink软件建立风力机桨叶动力学模型,仿真验证了控制策略的有效性和可行性。结果表明,在勿需知道桨叶系统时变不确定参数和不平衡载荷的情况下,所设计的控制器能够快速实现独立桨距角跟踪控制,控制器对复杂非线性桨叶模型表现出良好鲁棒控制效果。     

海上风机一体化电磁暂态模型与雷电暂态过电压研究

为了减小雷击海上风机引发暂态过电压的故障率,需要准确地分析海上风机暂态过电压的影响因素及响应规律。结合海洋接地环境及风机桨叶转动特性,利用电磁场数值计算的方法,建立了一种新型的海上风机一体化电磁暂态模型;利用ATP-EMTP对海上风机进行仿真分析,研究了海水深度、桨叶长度和塔筒高度、雷电流参数、雷击点和桨叶位置对机舱处雷电暂态过电压的影响,并利用波过程理论分析其原因。仿真结果表明,由于雷电流在风机上存在折反射现象,使得机舱处暂态电压存在明显振荡特性;所提影响因素会对暂态电压的峰值和振荡频率产生不同程度的影响。     

基于降低风电机组叶片损伤的风电机组组合优化

对于大型风电场,研究机组组合优化,可以提高风电场运行水平,提高风电场经济效益。叶片是风电机组的关键部件之一,占风机总成本的20%,是影响风电机组使用寿命的重要因素之一。通过对叶根在不同风况下四种不同载荷工况的受力分析,量化了不同运行工况下叶片损伤量,确定了叶片损伤量与叶片寿命的关系,建立了风电场各机组总叶片损伤量的数学模型;应用改进二进制粒子群(BPSO)优化算法,结合风电场预测功率数据和负荷调度要求,以叶片损伤量最小为优化目标,建立风电场内机组组合优化调度模型。将所提出模型应用于某49.5 MW风电场,对33台机组进行组合优化,算例结果表明在满足负荷的要求下,可减少启停机次数,延长机组寿命,验证了该算法的可行性和有效性。     

融合Hough直线检测和Grab-cut的风机叶片自适应分割方法

完整的边缘信息对风力发电机叶片的边缘缺陷检测至关重要,但由于户外采集的风机叶片图像背景复杂多样,现有图像分割算法的分割精度不足,无法保证边缘缺陷的完整性.因此,提出一种基于图像边缘特征与颜色信息的自适应图像分割方法实现风机叶片边缘检测.首先,使用Hough直线检测初步定位叶片直线边缘;然后,在目标区域应用基于Otus阈...     

风力发电机组独立变桨鲁棒自适应桨距角跟踪控制

在全面考虑风力发电机组桨叶所受各种载荷的情况下,建立了含有时变不确定项、未知载荷干扰的桨叶动力学数学模型,该模型精确描述了桨叶系统的非线性动力学行为。模型存在很多不确定时变参数和未知干扰项,针对这一复杂多变的桨叶模型,采用鲁棒自适应控制方法,成功设计了独立桨距角跟踪控制器。利用李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性理论,证明了系统的稳定性。采用Matlab/Simulink仿真软件,建立了风力机组桨叶动力学仿真模型。仿真结果表明,所设计的桨叶桨距角控制器,在系统参数和所受干扰完全未知、不确定且时变的情况下,能够快速跟踪期望的桨距角,表现出良好的鲁棒性。     

小浪底水轮机6号机组启动过程对叶片的疲劳损伤估算

小浪底水轮机首台6号机组投入运行6个月后,13个叶片全部产生穿透性裂纹。应用局部应力应变法估算6号机组启动过程对叶片疲劳的损伤,结果表明6号机组在启动26次左右就有可能出现裂纹,得出启动中引起的叶片中过大动应力是叶片开裂的主要原因。     

风轮机的风能转换及空气动力学分析

基于流管概念,分析不考虑风轮机叶片旋转等因素时理想情况下风轮机的功率输出及最大风能利用系数.从角动量守恒的角度出发,分析考虑风轮机叶片旋转及由此产生的旋转尾波情况下水平轴风轮机的功率输出.借助于飞机机翼升力概念及叶片元理论,分析水平轴风轮机叶片元的空气动力,指出了风轮机叶片空气动力分析与飞机机翼空气动力分析的差异.