基于车辋轮廓检测的车辆侧视图矫正方法

针对目前采用图像数据对车辆结构化和部件位置检测而忽略相机成像面与车辆侧视图不平行的问题,本文提出一种基于车辋轮廓检测的车辆侧视图矫正的方法,利用共面圆特性,通过车辆目标检测、车辋拟合和车辋特征点提取,实现单目相机下通过车辆车辋特征解算车辆图像变换的单映射矩阵,进而通过逆透视变化获得车辆侧视图.     

基于ISAR像序列的目标三维重构

提出了一种把矩阵分解应用于雷达目标的逆合成孔径雷达成像(ISAR)三维重构的方法。通过对目标运动场景建模,将目标的ISAR成像过程化,推导出图像序列中散射点二维位置坐标与原目标三维坐标的投影矩阵关系,利用正交投影下的矩阵分解基本方法,从观测矩阵中分解出原目标散射点的三维位置矩阵,进而实现目标的三维位置重构,仿真结果验证了该方法的有效性。     

压电驱动式台体型并联机构的位置正解研究

针对目前六自由度微动并联机构的位置正解无解析解或解析解求解难问题,提出了一种由压电陶瓷驱动12-SPS台体拓扑构型的并联机构,并构建了一种能完全解耦的位置正解模型。通过引入12个关于动平台上4个特征点坐标的中间变量,并根据支链长度和特征点尺度的约束关系,推导出15个二次相容方程,进而建立了输入、输出集合的映射。通过同构方程的合并运算,将正向运动学方程转换成12个线性相容方程。基于方程组系数矩阵的奇异性,讨论了一般及3种特殊情况下中间参量的计算流程,对应于唯一确定的位置正解。实验结果表明,该全解析算法具有效率高,精度高,无增根和失根等优点。     

基于MATLAB的机器人正运动学分析与仿真

鉴于机器人技术的迅猛发展,不同用途的机器人活跃在各个领域.研究机器人,运动学分析是关键,包括运动学方程的正解和逆解.本文应用坐标系变换对机器人进行建模分析,计算出机器人运动方程的正解求解公式,得到了关节末端坐标与各个关节角之间的对应关系.并应用Matlab—Simulink下的SimMechanics仿真模块进行机器人的运动学三维仿真,验证仿真模型,为今后机器人运动学方面的研究提供一个直观有效的环境.     

罗德里格矩阵在点云配准中的应用

利用反对称矩阵和罗德里格矩阵的性质及关系,将反对称矩阵中三个独立的参数代替坐标转换中的三个旋转角参数,从而将旋转矩阵看成是一个由反对称矩阵构成的罗德里格矩阵,建立参数解算模型,在三维激光扫描点云配准中运用该模型,实现点云间的坐标系统的一致性。     

一种新的深度传感器内部参数标定方法研究

针对双镜头深度传感器(以Kinect为例)出厂标 定参数精度不高的问题,提出一种新的标定方法。 对于Kinect 2.0深度镜头,利用空间线定长约束,通过间接平差方法求解待求参数;根据求 解参数,将深度图 像坐标转转换值Kinect坐标并将其与对应的彩色影像坐标点进行关联,基于中心投影方程标 定彩色镜头。实 验结果表明,本方法将深度影像点转换到Kinect坐标时精度优于2.5 mm,深度影像坐标转换至彩色影像坐标 时精度优于1pixel,高于Kinect微软开发包内置参数的计算精度,对一些需要较高参 数精度的应用,本文算法解算的参数更优。     

基于多视觉线结构光传感器的大尺度测量方法

为解决现有线结构光大尺度测量标定复杂、精度不高的问题,提出了一种基于多视觉线结构光传感器的大尺度、高精度测量方法。多视觉线结构光传感器含1个激光器和多个等间距并排的相机(一主多从),相互间有1/3左右重叠视场(OFOV),光束覆盖所有相机视宽。传感器标定只需简易的棋盘格靶标,按张氏标定法采集靶标图像、标定传统参数;此外,考虑相机视角的不变性,利用OFOV内标定图像的已知特征角点,经图像配准可预标定相邻相机图像拼接的变换矩阵。变换矩阵的逐步连乘得到任意从相机图像转换到主相机成像平面的透视变换模型(PTM)。该方法通过各相机同步采集大尺度物体的局部光条图像,再利用PTM将所有局部光条快速拼接成完整的光条图像,最终经光条坐标提取、换算得到光条位置的三维坐标。实验结果表明:与已有方法相比,该方法使用简便、精度更高,重构模型平均构造深度与真实模型仅差8.3%。     

激光跟踪测距三维坐标视觉测量系统建模

提出了一种激光跟踪测距视觉坐标测量系统,主要由摄像机、激光测距仪、计算机和光笔组成.测量时摄像机测量光笔上各光反射点的方向,激光测距仪跟踪捕捉并测量出某一光反射点到激光测距仪的距离,由测得的方向和距离计算出光笔笔尖接触点的三维坐标.根据n点透视问题(PnP)原理建立了系统的数学模型,激光测距仪测得的距离参数的引入,使得该数学模型可以线性求解,而且解具有唯一性.依据冗余技术给出了被测点三维坐标的求解方程组及其解法.和单摄像机视觉坐标测量系统的比对实验结果表明:在Z、Y和X轴方向上的测量稳定性精度可分别提高0.366、0.031和0.011 mm.     

一种低旁瓣数字波束形成方法

线性约束最小方差准则(LCMV)在波束形成技术中得到了广泛的应用.但是,很多情况下,它会产生偏高旁瓣.本文基于多线性约束最小方差准则,提出了一种降低旁瓣的波束形成算法.该算法通过搜索技术寻找到已形成波束图的最高旁瓣点,建立对应方向矢量上的增益方程,将其添加到原来的LCMV准则约束条件中,然后利用多线性约束最小方差准则进行权值更新,实现旁瓣的降低.该算法不仅适用于均匀阵列,还适用于非均匀阵列,仿真结果表明了该算法的正确性和有效性.     

光笔式单摄像机三维坐标视觉测量系统建模

提出了一种光笔式单摄像机三维坐标视觉测量系统,其主要由光笔、摄像机和笔记本电脑组成.测量时,使笔尖测头接触被测物体表面,摄像机摄取笔体上3个发光二极管的像,由3个发光二极管的像面坐标就可计算出被测点的三维坐标.运用三点透视问题(P3P)原理建立了系统的数学模型,并用摄像机模型中的坐标变换原理证明了该模型解的唯一性,推导出了被测点坐标的求解公式.在三坐标测量机上做了对比实验,结果表明,该系统达到了大尺寸现场测量要求的精度.     

基于激光视觉技术的运动目标位姿测量与误差分析

针对当前方法测量运动目标姿态和位置存在精度较低的问题,将激光视觉技术应用到运动目标位姿的测量中,提出基于激光视觉技术的运动目标位姿测量与误差分析方法。利用三维激光扫描仪和双目相机构成的系统,实现运动目标位姿的测量,分别采用三维激光扫描仪和双目相机采集运动目标的深度信息和二维图像信息,融合深度信息和二维图像信息,获取运动目标的位姿。通过三维坐标和光斑图像坐标、外部参数以及位姿解算之间存在的误差传递矩阵,构建运动目标位姿测量综合误差传递模型,利用误差传递模型对测量结果中存在的位姿误差进行分析,根据分析结果对运动目标位姿测量过程进行改进和优化,提高运动目标位姿测量结果的精度。在模拟风洞的实验环境中,验证了基于激光视觉技术的运动目标位姿测量与误差分析方法的可行性。     

一种解维纳-霍夫(W-H)方程的新方法

利用近代数学中的压缩映射定理和不动点原理,提出了一种解维纳-霍夫(W—H)议程的新方法-非线性迭代算法。该算法利用矩阵范数快速确定迭代运算步长,无需对矩阵进行各种复杂变换和求逆,收敛速度快且稳定。仿真结果表明该方法能对W-H方程有效求出数值解。     

一种局部参考坐标系下的三站时差定位算法

论文针对三站时差定位计算过程中,会出现多解及选解模糊的情况,对一种通过低空基准平台对海地面或近地目标进行探测定位的三站无源时差定位算法进行研究。基于高精度的WGS-84地球模型,提出建立一种基于空中基准站覆盖区域的局部参考坐标系。在该坐标系下,通过坐标变换和近似处理,降低了时差方程中目标点在三维直角坐标系下未知坐标的维数,从而可按照一般三个基准站计算二维坐标的定位算法完成对目标点的三维定位,求解与判断较为容易,保证了计算结果的稳定性。然后通过迭代运算,进一步提高计算结果的精度。通过坐标反变换（线性变换）,可得到目标点在大地坐标系下的定位结果。仿真结果显示,对于我们所关心的目标区域,该算法因为避免了求解四次方程,并且运算过程中各坐标分量的几何意义明显,易于选解,从而解决了三站时差定位计算中常存在的定位模糊问题。该方法无需辅助其它测量信息（如测方位角等）,仿真运算中不存在选解错误的情况,其定位精度满足应用需求。      

基于三维透视变换的圆柱面QR码识别方法

传统的QR码识别算法只适用于打印在平面上的条码,提出了一种有效识别打印在饮料瓶等圆柱面上的QR码。通过对图像轮廓进行角点检测确定回字定位图形,在此基础上筛选条码关键轮廓并对其进行霍夫变换提取圆柱面上的透视椭圆信息,同时结合透视椭圆的参数和三维透视变换,有效构建了圆柱面条码像素从二维图像平面直接映射到三维图像空间的变换矩阵,重构打印在平面或圆柱面上的QR码目标。实验结果表明,该算法对平面或圆柱面QR条码的识别有较高的准确率。     

开放的四能级无反转激光系统研究

提出了开放的四能级无反转激光系统的理论模型。通过电偶极和旋转波近似下的密度矩阵运动方程组求出了定态非线性解析解，利用数值计算结果，分析了系统各参量变化对增益、色散及粒子数差的影响，从定性和定量两方面讨论了线性和非线性解的差别。     

基于改进ISS邻域的复杂曲面三维激光点云智能拼接方法

由于三维激光点云拼接中对点云数据拼接有效点数量不足,导致拼接的效果不好,提出一种复杂曲面三维激光点云智能拼接方法,在ISS特征提取算法中加入邻域半约束改进策略,进行点云数据特征提取,同时对两片点云的拼接进行坐标系转换,得到三维激光点云数据拼接模型。采用粒子群算法对模型进行求解,获取变换矩阵的全局最优解,将得到变换矩阵应用于模型中,进而完成复杂曲面三维激光点云智能拼接。仿真实验结果表明,所提方法能够有效降低三维激光点云智能拼接点的距离误差,保持在0.022 mm以内,拼接速度达到5 ms/个,拼接有效点数目最高达到了145个。     

深度学习点衍射干涉三维坐标定位技术

为了提高现有的三维坐标定位技术的测量精度、稳定性和测量效率,提出了基于深度学习的点衍射干涉三维坐标定位方法。该方法设计了一个深度神经网络用于点衍射干涉场的坐标重构,将相位差矩阵作为输入,构建训练数据集,将点衍射源坐标作为输出,训练神经网络模型。利用训练有素的神经网络对测量到的相位分布进行初步处理,将相位信息转换为点衍射源坐标,根据得到的点衍射源坐标进一步修改粒子群算法的初始粒子,进而重构出高精度的三维坐标值。该神经网络为建立干涉场相位分布与点衍射源坐标之间的非线性关系提供了一种可行的方法,显著提高了三维坐标定位的精度、稳定性和测量效率。为验证所提方法的可行性,进行了数值仿真和实验验证,采用不同的方法进行反复对比与分析。结果表明：所提方法的单次测量时间均在0.05 s左右,其实验精度能够达到亚微米量级,重复性实验的均值和RMS值分别为0.05μm和0.05μm,充分证明了该方法的可行性,并证明了其良好的测量精度和可重复性,为三维坐标定位提供了一种有效可行的方法。     

三维空间中线结构光与相机快速标定方法

针对结构光立体视觉系统快速标定问题,本文提出了一种多线结构光单目视觉测量系统的快速标定方法,该方法可以同时完成多个线结构光的标定,不必每一个线结构光单独标定,从而实现相机与线结构光的快速标定.具体为相机内参采用张氏标定法提前标好,外参标定采用设计的三维阵列立柱靶标配合实现.在已知三维阵列立柱靶标各立柱端面中心点对应物像坐标后,可得到二者间的旋转和平移矩阵;在线结构光投射到对应不同高度立柱端面上后,根据以上物像关系可得到端面光条坐标,利用该坐标可拟合出激光平面方程,进而可建立起各激光面与相机之间的变换关系,完成系统标定.     

工作空间测量定位系统定向参数修正方法

为保证工作空间测量定位系统的现场测量精度,需要在发射站姿态受到温度、震动等环境因素影响时对其定向参数进行修正。提出了一种以固定接收器为基准的定向参数修正方法,通过在工作空间内稳定参考点处安装的冗余接收器监控发射站工作状态并对定向参数进行实时在线修正,采用光平面参数描述的发射站几何模型推导了接收器坐标测量方程。在此基础上,以参考点坐标为已知条件,建立了基于共面约束的定向参数修正量优化方程,给出了平差解算方法。实验结果表明,当采用6个接收器进行修正时,系统坐标测量偏差在0.15 mm以内,满足现场大尺寸坐标测量的精度要求,有效提高了系统的可靠性、实用性。     

高炮校射双站多目标跟踪定位技术研究

针对现有高炮武器系统校射过程中均由人工直接目测偏差进行校射.所导致的校射精度低、时效性差等问题,采用基于计算机立体视觉技术的双目CCD空间交汇测量技术,通过合理配置两部光学二维坐标传感器同时获取目标和弹丸的空间三维坐标,从而计算出所需的空间三维弹目偏差.采用循环帧差和自适应阈值分割实现运动目标自动识别以及跟踪;采用异面...