使用行扫描法提取图像轮廓

传统的轮廓提取方法,例如边缘检测、水平集、活动轮廓模型等,存在着对初始轮廓敏感、噪声敏感、难以分割弱边缘和复杂形状轮廓等不足之处。以CT影像中髋关节的轮廓提取为应用背景,提出了一种基于行扫描的轮廓线提取方法。首先,对原始图像进行阈值分割和区域增长,分离出目标区域。然后,对目标区域中的孔洞进行自动填充;在填充过程中,通过目标区域的凸包来判断填充的单连通区域是否在目标区域内。最后,使用逐行扫描的方法搜寻像素信息突变点,得到目标区域的轮廓线。大量的数值实验表明,此算法的运行效率高,对于狭长、分叉、噪声干扰以及存在模糊边界的目标区域都能很好地提取轮廓线。     

FDM成型技术中的扫描路径生成方法研究

针对FDM成型技术中扫描填充方法直接影响成型件的质量,比如翘曲变形问题,对FDM成型技术中的轮廓偏置扫描填充和Z字型扫描填充进行了研究分析,提出了轮廓偏置和Z字型的混合路径扫描填充方法。并且,在提出的算法中加入了把打印起点和打印终点置于打印模型内部的方法。通过打印测试,证明该方法可以提高成型件的质量。     

CT图像中的主动脉分割方法

CT图像中主动脉分割技术在临床医学诊断和定量分析研究过程中有着非常重要的意义.为了实现人体主动脉准确分割的目的,提出了一种联合C-V模型边界的区域分割算法.该算法以基于种子点的区域生长作为区域分割的生长方式,以C-V模型得到的最终演化轮廓曲线为约束条件,两者结合来达到分割主动脉区域的目的.实验过程中,将该算法与区域生长算法进行了精度对比,结果证明本分割算法的精度更高.     

面向STL文件的截面轮廓线段连接方法研究

针对3D打印中模型数据的截面轮廓求取问题,分析STL文件的计算机数据格式特征,提出面向STL文件的截面轮廓线段连接算法.首先,通过STL文件的相交面片选取与求交计算,直接生成相交截面的轮廓线段;然后,通过轮廓线段的连接判断,快速生成模型数据的截面轮廓;最后,借助PythonOCC的开源三维模型显示平台,使用Python的计算机编程语言编程开发面向STL文件的截面轮廓生成模块,并通过多个模型的数据测试对所提算法的有效性给予验证.实验结果表明,所提算法可完全避免模型数据的拓扑数据操作,并通过STL文件的直接数据处理,直接实现3D打印中模型数据截面轮廓的快速生成.     

逆向工程中孔洞的分段填充方法研究

由于物体曲面形状复杂和扫描设备的原因,扫描得到的点云中难免有孔洞出现。为产生封闭的实体曲面,需要对孔洞进行填充。国内外许多学者提出了许多关于孔洞填充的算法,不过这些算法主要针对曲率较小区域的孔洞。这里提出了一种新的改进算法,解决了高曲率区域的复杂孔洞填充问题。通过将复杂孔洞分割成许多简单子孔洞,再将各子孔洞分别填充,完成复杂孔洞填充。最后对孔洞填充区域进行光顺和细化处理,并更新其拓扑信息。     

基于孔洞分割的点云孔洞填充算法

逆向设计过程中,由于物体曲面形状复杂和扫描设备的原因,扫描得到的点云中难免有孔洞出现。为了产生封闭的实体曲面,需要对孔洞进行填充。国内外许多学者提出了许多关于孔洞填充的算法,不过这些算法主要针对曲率较小区域的孔洞。基于此,提出了一种新的改进算法,解决了高曲率区域的复杂孔洞填充问题。通过孔洞在投影面上的投影,判断是否存在交叉点,将孔洞分为简单的孔洞和复杂的孔洞。当遇到复杂孔洞时,采用分割的方法把复杂的孔洞分割成简单的孔洞,再对其进行修补。     

水溶性氧化钙陶瓷型芯的挤出式3D打印参数优化与表面精度控制研究

挤出式3D打印成形水溶性氧化钙陶瓷型芯可高质高效成形复杂内腔铸造构件,铸件内腔的残留型芯用水溶解即可快速清理,在复杂内腔构件精密铸造领域具有较大的应用潜力。以针头内径、层高/内径比值、打印速度和内部填充方向四个关键工艺参数进行四因素三水平正交试验,通过对不同工艺参数的3D打印成型坯体进行表面粗糙度测量与统计,采用极差分析确定各个打印参数对坯体表面质量影响的主次顺序,并得到挤出式3D打印氧化钙陶瓷型芯的最优打印参数。结果表明,内部填充方向对型芯坯体表面成形质量有显著的影响,当内部填充方向与外轮廓呈45°和90°时,内部填充浆料与外轮廓层有较多的拐点,拐点处的成形方向发生突变,进而造成挤出压力方向发生突变并作用于外轮廓层,外轮廓层变得凹凸不平,层层堆积成形的坯体表面粗糙度较大、表面质量较差。当针头内径为0.41 mm、层高/内径比值为70%、打印速度为20 mm/s、内部填充方向与外轮廓层平行时,坯体表面粗糙度最小,型芯坯体表面质量最好。通过增加外轮廓层数来可以有效地减小甚至消除填充方向对坯体表面粗糙度的影响,当外轮廓增加至两层时型芯坯体表面粗糙度降低了近22%,这对水溶性陶瓷型芯的快速精...     

基于彩色图像的运动目标分割方法

针对彩色图像Hue-saturation-intensity颜色模型各分量所携带的颜色信息不同的特点,结合区域分割算法在彩色图像中提取区域颜色特征,并将区域颜色特征作为局部阈值分割方法的阈值特征,提出一种基于图像区域颜色特征的运动目标分割方法。分割试验显示了该运动目标分割方法的有效性和可行性。提出融合梯度算子和子区合并技术进行区域分割的方法,子区合并技术能够在一定程度上防止两个独立的区域被错误的合并成一个区域, 这种区域分割方法和常用的Region growing算法的对比分割试验显示该方法对灰度变化不均匀的区域进行分割的效果优于Region growing算法。     

基于机器视觉的高杆绣球检测计数系统

针对光照强度在目标轮廓提取上的问题,提出一种自适应阈值分割与连通域筛选的目标轮廓提取算法。通过自适应阈值分割结合形态学梯度进行边缘检测,并利用漫水填充算法提取投球内圈及以外待检测区域,对提取的待检测区域采用高斯混合模型进行目标及运动方向检测,最终实现高杆抛绣球检测与计数。实验结果表明,该方法能实时有效地提取目标轮廓并统计投进投球圈的绣球数。     

基于高空激光雷达扫描系统的稀疏点云分割

针对高空激光雷达扫描系统的性能和复杂大尺度路面稀疏点云数据的分布特征,提出一种基于高空激光雷达扫描系统的稀疏点云分割方法。采用基于点云分块的区域生长算法,在坡路等复杂地面情况下点云数据出现曲面时可以快速准确地分割地面;采用基于密度的DBSCAN聚类算法,使得路面点云稀疏情况下也可以准确地将非路面点云聚类并标记。在港口轮胎式集装箱起重机大车上搭建实验平台,测试港口晴天、雨天两种数据皆可以很好地对路面点云实时分割处理,在应用场景中证明了该分割方法的有效性与实用性。     

镭射钻孔机钻孔路径优化

为了优化PCB板钻孔路径,提出了利用"区域划分"算法合理划分加工区域,再利用遗传算法求得最优加工路径的方法。首先,对于"区间划分"采用水平和垂直直方图的方法实现空白区域查询,通过相邻块的控制实现扫描区域分割,减少扫描区域对空白区域的覆盖,实现分区数最少;其次,对于"区内划分"采用聚类算法进行子块分割;最后,对块内的点用遗传算法实现路径优化,再优化各子块间的连接,最终达到区内的快速有效优化。该方法已经在镭射钻孔设备上得到了应用,具有重要的实际应用价值。     

实时手指交互系统的嵌入式实现

为满足便携式设备中人机交互的需要,设计了嵌入式手指交互系统.研究了系统所采用的肤色分割、凸包计算、指尖检测等算法,并完成了硬件设计.首先,根据肤色的聚类特征,在对比分析常用彩色空间特性的基础上建立肤色模型,对人手进行分割;提出射线扫描法对经典Graham扫描算法进行改进,快速计算人手凸点.然后,分析了利用手指轮廓弯曲特...     

结合天空分割和透射率映射的图像去雾

针对暗通道先验在天空区域出现轮廓效应和色彩失真等问题,提出天空区域分割和不同区域透射率映射的去雾算法.首先,利用自适应阈值法粗略分割图像天空区域,在天空区域中完成大气光值的估计.其次,结合超像素分割方法改进暗通道,获得初始透射率,利用导向滤波的方法得到细化透射率,对细化透射率进行自适应阈值分割,并保留最大连通域实现天空...     

面向数控加工的自由曲面区域分割技术

自由曲面主要是通过数控加工实现,数控加工刀具轨迹规划对自由曲面加工的效率和质量有重要的影响。基于区域的刀具轨迹生成策略是通过识别自由曲面上有意义的特征,将具有相似的加工属性的局部曲面分割成相应的区域,这个过程称为区域分割,再以区域为单位自动生成数控加工刀具轨迹。该加工策略的关键技术是区域分割,针对面向数控加工的自由曲面区域分割技术的进行归纳综述,主要分三个部分:面向数控加工的自由曲面区域的概念和分类、区域分割算法、区域分割技术在自由曲面数控加工中的应用。对以上每个方面中涉及的概念和方法进行简短介绍,就学者们所提出的方法的主要优点和缺点进行讨论。在文章的最后,提出了目前该研究领域仍存在的问题,并对发展方向进行了展望。     

人工骨个性化定制与激光快速成型

复杂曲面的人工骨个性化定制与激光快速成型一直是人工骨设计与制造的难点,针对此问题提出了一种由自然骨CT切片数据构建STL模型并采用激光快速成型的方法。首先对自然骨CT切片进行目标边缘提取,并采用八邻域跟踪算法获取自然骨的轮廓数据;然后,为满足激光快速成型对层片厚度的加工要求,建立相邻断层切片上的轮廓匹配点对,根据轮廓匹配点对,线性插值得到中间过渡轮廓数据,并采用三次样条曲线对自然骨轮廓进行拟合;最后采用最小对角线三角剖分法生成自然骨的STL模型,并通过激光快速成型机打印出人工骨。试验验证了方法的可行性与有效性。     

基于特征提取的三角网格模型区域分割算法研究

提出了一种基于特征提取的区域分割的模型简化算法,采用相邻三角形的法矢夹角与预先设定的角度阈值相比较,进行特征的提取,用区域生长法进行非特征区域的划分,获得了特征区域数据。通过与单个角度阈值特征提取的区域分割算法进行比较,对分割后的区域进行最小二乘曲面拟合。结果表明,该区域分割法得到的曲面拟合后误差更小。     

基于机器人快速成型的截面填充与轨迹规划

机器人快速成型技术利用了机器人的柔性、组合加工能力强以及工作空间大的特点进行快速成型，本文研究截面填充扫描的算法：用双向循环链表示模型截面的边界，对截面区域进行单调分割，生成有限个单调区域，在每个单调区域中计算扫描线与区域边界的交点，用队伍的数据结构获得机器人扫描轨迹的点位数据文件，最终规则出连续的扫描填充轨迹。     

基于椭圆拟合的车辆遮挡处理算法

为了对遮挡车辆进行分割,提出了一种基于椭圆拟合的车辆遮挡处理算法。在遮挡检测方面,利用最小二乘椭圆拟合法检测独立前景区域中的车尾阴影。如果检测到2个车尾阴影,则判断前景区域中存在着遮挡现象。在遮挡处理方面,利用与车道线方向平行的直线将前景区域轮廓分割为2个子轮廓。之后,提出了长轴方向固定的最小二乘椭圆拟合法对2个子轮廓分别进行拟合,并定义2个子轮廓到各自椭圆的距离之和作为分割评价函数,最后选择具有最小评价值的直线作为车辆遮挡的分割直线。实验结果表明,该算法能够准确地检测和分割车辆间的遮挡现象。     

基于规则划分和RJMCMC的可变类图像分割

为了自动确定遥感图像分割中的类别数,提出了一种结合规则划分和逆跳马尔科夫链蒙特卡洛(RJMCMC)算法的可变类图像分割方法。首先,将图像域划分成若干个不同的规则子块,并假设每个子块内的像素满足同一独立的多值Gaussian分布;在此基础上,根据贝叶斯定理,建立基于区域的图像分割模型;然后利用RJMCMC算法模拟该分割模型,以自动确定图像类别数并实现区域分割;为了进一步提高分割精度,设计了精细化操作。利用本文提出的方法,分别对合成及彩色遥感图像进行可变图像分割,实验结果表明,提出的方法不仅能自动确定图像类别数,还可以实现区域分割,从而验证提出算法的可行性及有效性。     

一种基于颜色聚类和种子填充的目标识别算法

针对类人足球机器人目标识别易受光照强度变化影响的问题,改进了常规的扫描线种子填充算法,提出了一种基于颜色聚类分割和种子填充的目标识别算法。该算法采用HSI颜色模型,依据亮度和饱和度信息对图像粗分割,基于阈值将彩色区域和灰色区域分离,同时将灰色区域二值化;基于色调直方图聚类分析对彩色区域的像素进行了归类,通过改进扫描线种子填充算法实现了色块的最简扩充和特征提取,使颜色分割和特征提取同步进行,解决了目标物体的快速、精确识别。实验结果表明,该算法抗干扰能力强,分割精度高,能满足实时性要求,具有一定的实用价值。