基于3D图像的机车机器人闸瓦尺寸算法研究

机车车辆的运行与检修环境复杂,灰尘多、反光等因素使点云存在缺失、噪声、成片虚假点等问题,严重影响机车机器人闸瓦图像检测的准确性。为此,文章提出了一种基于3D图像的机车机器人闸瓦尺寸算法。其首先根据相机透视变换与点云配准算法来实现模板感兴趣区域(region of interest,ROI)与测量ROI的自动变换,一定程度上弥补了机车机器人的重复定位误差。对于反光造成的点云缺失和噪点问题,其采用RANSAC算法对基准ROI进行平面拟合以弥补由此造成的精度损失,并使用有序点云自动滤波算法高效滤除部分刹车盘与闸瓦之间的点云。对于因机车抱闸以及刹车盘表面镜面反射产生的成片虚假点云而导致的边缘区分难度大问题,文章针对性地设计了滤波算子,初步分离闸瓦边缘,提取闸瓦侧面ROI。接着,根据闸瓦的成像特征,使用基于梯度的边缘提取与跟踪算法,实现闸瓦点云边界的精确提取和松闸间隙的精确测量。最后使用排序策略的统计学方法,实现准确的尺寸测量。采用文中所提算法,可实现松闸间隙小于2 mm情况下的精确测量。采用该方法对不同形态、位置、光照复杂环境下的闸瓦进行测量,并用游标卡尺进行实际测量对比,结果显示,机车闸瓦磨耗尺寸测量精度基本控制在±1 mm范围内,具备一定的算法鲁棒性。     

高大空间火灾视频图像定位

应用在大空间火灾中通过监控摄像机拍摄的视频,利用三维重构技术确定火灾发生位置。其流程包括特征提取、特征匹配、三维空间位置确定3个环节。在特征提取过程中,对尺度不变特征变换即SIFT算法进行改进,将特征点的128维向量描述降低为16维向量描述,提高了特征的提取速度;三维深度信息的恢复以平行双目视觉理论为基础,测量并计算三组火源空间数据,加入置信度信息进行修正,算法提高了深度信息的计算精度。     

金相图像分割和特征提取方法

为了实现对熔痕金相的有效晶格自动划分与相应的内部特征信息描述,针对金相图像边界模糊、内部晶粒块混乱、晶粒形态分布不规则、切削表面图像噪声大的特点,研究了适合于金相图像分割的图像分割算法和特征提取算法。根据鉴定工作中的实际情况,对熔痕金相进行了基本的直方图处理。在直方图规定化的基础上,对金相进行边缘检测算子的比较和图像形态学重建,设计并改进分水岭算法进行图像分割。为了获得金相图像的方向性梯度特征,采取HOG 算法进行计算。实验结果表明：经过直方图处理,并采取改进后的分水岭算法和HOG 算法,能有效进行晶格区域划分和内部特征信息提取。     

半径约束遗传算法靶环环线检测方法

针对自动报靶系统环线拟合效果差、准确度低的问题,提出了1种半径约束遗传算法环线检测算法。该算法以胸环靶环线分布特征为基础,以已知半径为约束,首先,基于距离空间聚类法划分靶环区域,采用边界生长法消除环线附近孤立点和短曲线;然后,利用平行线检测方法提取各环线曲线基元;最后,采用遗传算法连接具有最大适应度的共圆基元曲线,完成各环线的最优连接。实验结果表明:与传统的基于Hough变换和最小二乘法的圆拟合方法相比,本算法拟合环线圆形度准确度相对误差最大降低8%,明显提高了环线拟合的精度和准度。     

基于图像处理技术的岩体裂隙定量识别方法研究

传统的岩体裂隙特征提取方法较难及时准确地对裂隙特征进行提取,现有数字化处理方式缺乏系统性。笔者提出一种基于图像处理技术的岩体裂隙定量识别与表征方法,在小波分析基础上建立了自动阈值分割算法,对图像裂隙区域进行分割处理。在对图像进行裂隙区域分割处理后,采用区域生长法计算裂隙面积。采用边界跟踪算法提取边缘轮廓,并利用Zhang-Suen细化算法计算裂隙骨架。在此基础上利用动量法拟合骨架切线,并计算切线的法向向量,利用三角函数转化来计算裂隙倾角,结合DDA画线算法对裂隙宽度信息进行提取并计算裂隙宽度。研究结果表明:基于小波分析建立的自动阈值分割算法,在对裂隙区域的分割效果、阈值选取及计算速度上均优于传统的Otsu算法。在裂隙特征值的提取计算上,该方法不仅保证了骨架的平滑度,而且提高骨架的拟合程度,相比于传统方法,该方法计算更加简单,计算量更小。     

AutoCAD矢量图形最小封闭区域边界自动提取算法

快速、准确地提取AutoCAD图形最小封闭区域边界,是实现矢量图形自动化绘制、数据加工和数据深度挖掘等工作的重要前提。通过介绍"三角剖分法"和"面域法"两种算法的实现方法,并以实际项目进行验证,达到矢量图形最小封闭区域边界的快速自动提取目的。     

改进Hilbert-Huang变换的滚动轴承故障诊断

以自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)为基础,提出了一种改进的Hilbert-Huang变换(HHT)时频分析法。对滚动轴承振动信号进行CEEMDAN获得一组本征模态函数(IMF)。通过自动提取敏感IMF算法,筛选特征敏感IMF分量,计算特征敏感IMF分量的Hilbert包络谱和HHT二维时频谱,提取故障特征频率信息。研究结果表明:CEEMDAN算法有效降低了模态混叠,比经验模态分解(EMD)算法和集合经验模态分解(EEMD)算法具有优越性。将改进的HHT与自动提取敏感IMF算法相结合,可以有效分解信号的特征信息,筛选出含有故障特征信息的敏感IMF,剔除背景噪声和无故障IMF的干扰,有效提取轴承振动的故障特征频率,诊断出轴承故障的发生部位。     

用非连续变形分析方法模拟岩石裂纹扩展

提出一种用非连续变形分析方法模拟岩石裂纹扩展的方法。将计算区域自动剖分成三角形块体单元,块体边界分为真实的节理边界和虚拟节理边界。裂纹扩展沿虚拟节理进行,按照界面破裂准则进行裂纹扩展分析。该方法可以模拟裂纹萌生、扩展、贯通和岩体破碎全过程,适用于完整岩石、断续岩体乃至完全不连续岩体等任意情形。由于该方法基于离散颗粒数值模型,其计算过程不会遇到数学上的困难。根据所提算法,编制VC＋＋程序模块,并计算几个算例。模拟结果与已有的物理、数值试验结果吻合得较好,表明所提算法是有效的。     

基于图像特征的遥感影像水体自动提取方案研究

为了提高生产效率,文章基于视觉特征和图像识别技术,提出一种适合高分辨率遥感影像的自动提取水体的方案,阐述算法关键技术,引入感知器神经网络模型进行综合决策,选取影像验证结果,结果表明该方法能够有效提取水体区域,具有很强的适应性。     

基于修正饱和度特征的过曝光区域检测算法

本文提出了利用颜色特征、亮颜特征和边界邻域特征并加入了新提出的修正饱和度特征的过曝光检测算法。首先使用LC检测算法标记已转入CIE-Lab彩色空间的图像,将过曝光区域都标记好的图像作为训练图像,提取出融合了上述四种特征的特征向量组用于分类。再使用L2正则化逻辑非线性回归算法得到分类器模型参数。然后用该模型实现对输入图像过曝光区域的识别与标记。     

基于面向对象的露天花岗岩矿山信息提取技术研究

矿山环境提取一直是遥感技术在矿山调查监测和治理应用中的重要环节。采用国产高分二号遥感数据,基于面向对象的分类方法,对山东省招远市北部花岗岩矿区独特的光谱特征和纹理特征进行分析,找出合适的特征参数并确定其阈值,从而构建决策树算法实现了研究区露天花岗岩矿山边界的自动提取,提取总体精度达到86.29%,Kappa系数达到0.807。     

车载雷达点云的结构化道路边界提取方法

为了提高结构化道路边界检测的准确性与鲁棒性,结合非参数变点统计方法,提出了一种基于32线激光雷达三维点云的道路边界提取算法。基于结构化道路区域和非道路区域存在一定高程跳变特征,该算法利用非参数变点统计,对激光雷达扫描的道路环境三维点云数据中突变的z坐标值进行标记,并提取对应的候选道路边界点(x,y)。利用道路边界方向的最大期望(EM)聚类算法,对候选道路边界点进行聚类去噪。利用最小二乘法拟合道路边界,在不同光照条件下的校园结构化直、弯道路环境进行实车实验,统计直道1 030帧数据和弯道650帧数据。仿真结果表明:算法识别准确性较高且检测距离达18 m,耗时约28 ms,可满足智能车实时性要求。     

图像辨识性特征的自动学习方法

针对以关键字进行检索分类的图像,首先利用经验设置规则提取初始图像块;对于类中每个备选图像块,寻找所有备选图像块中与其最相似的图像块,并根据梯度方向直方图特征进行聚类,形成特征组;最后,利用图像注册的方式将特征组进行合并,形成商品图像完整的特征。本文以电商图像为例对算法进行了测试,实验结果表明,辨识性特征区域提取的准确率可达70%以上,且与已有方法相比提取特征区域更加完整。     

隧道中标靶中心自动识别算法研究

对布设在隧道中的标靶中心进行自动提取时,现有的标靶识别算法并不适用,针对这一问题,本文进行了相关算法的分析研究。提出了首先根据标靶反射强度以及几何分布特征进行标靶区域确定,以减少后续计算中噪声点的干扰;研究并编程实现了半径R邻域识别法以及格网识别法两种标靶中心识别算法,对实测数据进行验证,结果证明了本文提出的标靶自动识别算法的准确性、有效性以及适用性。     

一种融合多源数据的古建筑精细重建方法

本文以解决古建筑结构复杂,单一技术无法实现其精细重建为出发点,提出一种融合多源数据的古建筑重建方法。首先将激光点云、近景摄影及倾斜摄影测量技术进行融合处理,然后经基准统一、点云特征点提取、空间坐标转化等完成局部精细化重建,最后对场景中色彩单一的结构,引入空地一体单体化技术进行修饰重建。试验结果表明,该方法可生成精度高、结构精细的古建筑三维模型,为古建筑精重建提供一种新思路。     

基于红外热像仪的火源定位方法

为了在消防机器人上实现火源的识别与定位,研究了基于红外热像仪的图像识别算法。利用红外热像仪感知的温度特征将疑似火源的区域从背景中分割出来;对二值化后的图像利用Blob提取算法,得到每个目标区域的像素集合;在此基础上,使用光流法提取图像的动态特征;提出一种分段均值的方法,并结合光流方向的其他特征来判定目标区域是否为火源。实验结果表明,提出的算法能有效定位火源。     

多点位监控视频分析在火灾过程重构中的应用

以一起大型仓库火灾事故调查为例,介绍了多点位监控视频分析在火灾过程重构中的应用。通过点位初筛筛选出包含有效信息的视频,通过相对时间校准消除了各点位的时间误差,然后根据各点位视频画面综合分析确定了起火时间,根据各点位光影交叉定位和相互印证,确定了起火部位和火势发展情况,从而重构了该起火灾的起火过程。在此基础上,分析了火灾调查工作中提取多点位监控视频的注意事项,总结了多点位监控视频分析中的一些原则和方法。     

岩土CT图像边界伪影的机制分析及试样尺度估计

伪影是不能正确反映试样内部结构的那部分图像，为了减少对图像的误判断，通常将伪影作为一种干扰进行校正。边界伪影是与CT图像重构算法有关的一种系统误差，但却包含了试样的边界信息。基于射线成像常用算法，分析了CT边界伪影的特征和产生机制。研究表明，边界伪影中CT数极大值位置与试样的边界有一定的关系，对边界伪影的研究有助于准确判断试样在图像中的位置，推算试样的几何尺度。     

基于地面三维激光扫描的古建筑测绘技术研究

本文利用三维激光扫描技术在古建筑测绘中的辅助测绘优势,以中国某重点文物保护单位为例,进行3个层面关键技术问题的研究：(1)从点云数据的采集、点云数据的拼接、点云数据的去噪,到CAD图形的生成和三维空间影像生成等古建筑测绘及数据生成处理中的关键技术问题;(2)探讨了古建筑的三维建模问题,研究了具体的建模过程,对建好的三维模型进行了纹理贴图,并对三维模型进行了特征线的提取,绘制出了古建筑的立、剖、俯和平面图,并对三维模型进行了精度分析;(3)对古建筑测绘在古建筑保护、修缮和重建等方面的重要性进行了论述。结果表明,在古建筑测绘中应用地面三维激光扫描技术,可以有效实现高精度、全自动化的数据采集工作。     

基于改进核判别算法的视频运动人脸图像相似表情识别研究

传统的视频运动人脸图像相似表情识别方法,利用小波变换提取人脸特征,后续特征分解效果不理想,导致表情识别准确度较低。为此,提出基于改进核判别算法的视频运动人脸图像相似表情识别研究。采用积分图法提取视频中的人脸表情,得到特征矩形区域。结合核判别算法对特征矩形区域进行分解得出表情特征矢量。结合弹性模板匹配法,计算和匹配表情特征矢量,得出匹配最优的表情,完成人脸图像相似表情识别。为验证所提方法的应用性能,设计仿真实验。实验结果表明,与传统方法相比,所提方法的表情识别准确度更高。本文设计识别方法具有应用有效性,为相关领域提供可靠依据。