基于数字图像处理技术的岩石节理宽度测量

介绍了采用数字图像处理技术对不规则岩石节理裂隙进行宽度测量的不同方法。对比 分析了常用的等面积圆算法、等面积椭圆算法和简单Ferret算法的应用缺陷,提出了改进的Ferret 算法,详细说明了其实现原理,并通过实例验证了改进的Ferret算法的可行性。     

抑制图像纹理的岩石节理裂隙检测

岩石节理裂隙图像由于噪声多、色彩复杂而分割困难,同时岩石节理裂隙检测在工程应用中又具有重要意义。将彩色图像从RGB转换到CIELAB色彩空间后,计算其方差图像。并将原始图像与方差图像相减得到图像的势能向量,同时利用小波系数进行加权,以此抑制岩体纹理噪声。最后,通过图像形态学方法获得边缘图像。实验结果表明,算法可以较好地抑制纹理噪声并能精确定位,以及获得理想的岩石节理裂隙边缘图像。     

列车车轴空间直线度检测

为了准确、快速地测量列车车轴的空间直线度，构建了列车车轴空间直线度测量系统，对所述测量系统采用的空间圆拟合、空间直线拟合、直线度测量等算法进行研究。首先，根据被测对象的特征介绍了基于空间平面与空间球相切空间圆拟合算法；然后，利用随机采样一致性（RANSAC）算法迭代出符合模型的最佳点集，在列车车轴截面空间圆拟合获取的数据基础上对列车车轴截面空间圆圆心所处数据进行分析，并利用狼群算法拟合空间直线，即通过空间截面所处位置的列车车轴截面空间圆的圆心坐标拟合列车车轴空间直线；最后，利用狼群算法对列车车轴空间直线度进行测量，并把测量数据与激光跟踪仪数据进行对比。实验结果表明：基于狼群算法的列车车轴空间直线度测量精度为0.01 mm，能够满足列车车轴空间直线度测量的高精度、高稳定性及测量重复性等要求。     

基于紫外光图像的岩石裂隙骨架抽取

利用数字图像技术对基于紫外光的岩石裂隙图像进行裂隙骨架抽取。首先对岩石裂隙图像进行噪声滤除、图像分割、空腔填充、短枝去除等图像处理操作,然后在分析了骨架特性和骨架抽取算法的基础上提出了基于结构元素的逐层细化算法。经实验得知,该算法可以高效地抽取较理想的岩石裂隙骨架,且算法稳定,行之有效。     

基于分数阶微分和形态学多级合成的岩石节理裂隙图像分割

岩石节理裂隙形状复杂且无规则,图像中带有大量噪声,利用传统的图像分割方法很难达到很好的分割效果。提出了一种基于分数阶微分和数学形态学多级合成的边缘检测方法。首先对岩石裂隙图像进行噪声滤除、图像分割、空腔填充、短枝去除等操作,然后使用分数阶微分的方法进行预处理,最后采用改进形态学多级合成方法得到结果。实验结果表明,该方法与传统算子相比,对岩石节理裂隙图像具有较好的边缘检测能力和抗噪性。     

基于惯导角度量测的轨道平面最佳线形参数估计算法

轨道线形分段及线形参数优化是铁路轨道既有线复测工作的核心。基于惯导角度量测数据,提出了一种轨道平面线形分段及最佳线形参数估计算法。所提算法根据轨道线形变化规律,利用组合迭代的方法计算轨道的最佳线形参数。该算法将轨道平面线形确定建模成优化问题：首先根据定长曲率曲线最小二乘拟合斜率变化对轨道进行概略分段;然后基于量测数据拟合轨道线形;最后使用组合迭代算法进行精确分段并确定最佳线形参数。仿真算例结果表明,所提算法结果优于现有人工判定算法——基于两组不同分段点的线形参数拟合结果,与穷举法结果更为接近,所提算法均方根误差（RMSE）仅比穷举法高4.93%,但计算量仅为穷举法的0.02%。西安地铁三号线的实测结果也验证了所提算法的有效性。     

结合四元数与小波的彩色图像边缘检测算法*

针对岩石节理裂隙图像噪声多、分割困难等问题,提出一种使用四元数卷积,由反对称小波系数加权的彩色图像边缘检测算法。该算法将彩色图像的R、G、B三个分量表示为四元数的三个虚部,通过四元数卷积后,其方向产生了一定角度的旋转;将旋转后的四元数与水平方向和垂直方向的结果相加,得到相应的幅值和角度;使用反对称双正交小波系数对这些幅值和角度加权后,再使用Otsu阈值并进行模极大抑制,即可得到彩色图像边缘。通过对常用彩色图像和岩石节理裂隙图像的实验结果表明,本算法对彩色图像边缘检测具有较好的效果。     

基于裂隙方向的岩石节理裂隙缝合

在许多岩体工程应用中,识别岩体裂隙非常重要。运用图像处理方法识别岩体裂隙并实现自动缝合在岩体裂隙识别中非常困难并且至关重要。在实验室和工作中,新近开发的岩体节理裂隙缝合算法对裂隙缝合非常有效。     

基于角点的蛇模型在图像分割中的研究

主要应用基于MIC角点检测的snake模型进行图像分割研究。传统的snake算法只考虑曲线本身的特征,并没有充分的利用被拟合图像本身的特征,而此算法首先检测被拟和目标的角点,然后以这些角点为基准进行曲线初始化,最后根据snake算法进行目标拟和;较好地解决了传统snake模型对初始化位置敏感、对有角点和凹陷的图像收敛效果差的缺点。实验表明此算法达到了很好的效果。     

基于区域特征的岩石裂隙边缘提取研究

提出一种适合于岩石裂隙类边缘提取的数字图像处理算法.通过分析破损岩石裂隙图像像素点区域特征,在经典的canny算子图像处理算法的基础上,提出了自适应加权中值滤波并结合高斯滤波针对不同区域像素进行预处理,算法能够根据裂隙类图像的区域特征自适应进行滤波.试验结果表明,本算法能够提高裂隙边缘检测的准确性,获得比较理想的边缘检测效果.     

求解闭环布局问题的混合编码阈值接收算法

闭环布局问题本质上是一个混合优化问题。根据问题的特点,本文设计了一种基于混合编码的阈值接收(Mixed-coding Threshold Accepting, MTA)算法来求解该问题。MTA算法将矩形环的宽度和高度作为解编码的一部分,使算法能够同时搜索设施的最优放置顺序和矩形环的大小。为了评估MTA算法的性能,利用文献中普遍使用的13个测试实例进行了实验。结果表明,MTA算法在9个测试实例上找到了新的最优布局方案,性能明显优于现有的元启发式算法。     

Fast algorithms for clipping lines and line segments in E2

E ² are presented. The suggested algorithms are based on a technique of coding the line direction together with the end points of the clipped line segment. They solve all cases more effectively. The algorithms are convenient for clippings lines or line segments by rectangle. Theoretical considerations and experimental results are also presented.     

An improved skyline based heuristic for the 2D strip packing problem and its efficient implementation

The best-fit heuristic by Burke et al. (2004) is a simple but effective approach for the 2D Strip Packing (2DSP) problem. In this paper, we propose an improved best-fit heuristic for the 2DSP. Instead of selecting the rectangle with the largest width, we use the fitness number to select the best rectangle fitting into the gap. An efficient implementation pattern with a time complexity of O(n log n) (n is the number of rectangles) is provided for the improved best-fit heuristic. A simple random local search is used to improve the results by trying different sequences. The experiment on the benchmark test sets shows that the final approach is both effective and efficient.     

基于非线性优化的长宽比未知矩形的位姿测量

提出一种新的基于非线性优化的长宽比未知矩形的位姿测量算法．该算法利用矩形顶点对应的4个像点,可有效地估计出矩形长宽比,并且给出矩形目标跟相机之间的相对姿态以及在矩形边长尺度下的相对位置．在该算法中,为了消除相对位姿和长宽比对计算精度的相互影响,将原问题分解为求解相对位姿和求解长宽比两个子问题．对求解相对姿态子问题建立关于相对位姿的代价函数,采用SE（3）李群的方法对相对位姿进行表示,通过优化代价函数对位姿进行求解;对求解长宽比子问题采用二分法搜索最优值的求解方法．通过实验验证了该算法在使用4个像点进行长宽比估计时的有效性和实时性．其相对计算误差小于3%,而且算法在普通PC上可以满足实时测量位姿的需求．     

采用滑模条件积分的无人驾驶汽车弯道超车路径规划与跟踪控制

针对无人驾驶汽车弯道超车场景,基于五次多项式曲线提出一种路径规划算法和基于滑模条件积分控制方法提出一种路径跟踪控制策略.首先,为了简化无人驾驶汽车弯道超车路径规划过程,将其分解成驶入超车道路径、保持超车道内行驶路径和驶回原车道路径3部分,并基于五次多项式曲线分别规划出满足汽车侧向加速度约束和动态障碍物避障约束的驶入超车...     

角点测度在月球表面多光谱图像融合中的应用

根据Harris角点检测原理,提出角点测度的概念,并以角点测度响应值作为高频图像融合系数的选择依据,进而提出基于图像冗余小波域的角点测度重要中心系数算法。算法首先利用冗余小波变换把多光谱图像分解成小波平面和相似平面,然后利用角点测度响应函数来估计小波平面的角点测度,用基于角点测度响应值的重要中心系数融合规则融合小波平面。对相似平面则采取加权平均的融合规则,最后通过冗余小波逆变换得到融合图像。在实验中,用Clementine月球表面多光谱数据和SPOT5多光谱数据验证了算法的有效性,并和其他方法做了比较,除了基于视觉的主观比较以外,还引入了标准差、熵、清晰度和相关系数等客观评价指标对融合结果进行评价,结果表明,算法有效地保持了原图像的细节特征,如边缘、角点等。     

PCB检测中圆Mark的快速精确定位

高密度电路板在缺陷检测时获取的圆形标志有时会变形,从而影响检测精度。为此,提出一种求取最圆椭圆度的Mark点精确定位算法。该算法将检测的彩色图像转换成灰度图,采用Otus的阈值分割技术使Mark区域与背景相分离,对图像进行二值化,求取边缘点(图像轮廓)。对图像轮廓进行椭圆拟合后求取椭圆的外接矩形,将矩形长与宽之差与矩形宽之比小于0.1作为判据,判断所求的是否为最圆的椭圆,输出Mark点中心。仿真测试结果表明,该算法具有高速、抗干扰能力强和鲁棒性高的特点。     

基于梯形和平行四边形的圆片剪冲下料算法设计与实现

提出一种在矩形板材上引入梯形条带来进行排样的方法,首先用两条平行的分界 线将板材分为两个大小一致的直角梯形段和一个平行四边形段,分别采用递归算法和动态规划 算法确定梯形段和平行四边形段中条带的最优组合,从而确定最优排样方式;再结合线性规划 算法解决圆片下料问题,使得整个下料方案的材料利用率最大化。最后采用大量随机生成的例 题进行实验,实验结果表明该算法能有效提高材料利用率。     

二维矩形条带装箱问题的底部左齐择优匹配算法

针对二维矩形条带装箱问题提出了一种启发式布局算法,即底部左齐择优匹配算法(lowest-level left align best fit,简称LLABF). LLABF算法遵循最佳匹配优先原则,该原则综合考虑完全匹配优先、宽度匹配优先、高度匹配优先、组合宽度匹配优先及可装入优先等启发式规则.与BL(bottom-left),IBL(improved-bottom-left)与BLF(bottom-left-fill)等启发算法不同的是,LLABF能够在矩形装入过程中自动选择与可装区域匹配的下一个待装矩形     

Cubic Bézier approximation of a digitized curve

In this paper we present an efficient technique for piecewise cubic Bézier approximation of digitized curve. An adaptive breakpoint detection method divides a digital curve into a number of segments and each segment is approximated by a cubic Bézier curve so that the approximation error is minimized. Initial approximated Bézier control points for each of the segments are obtained by interpolation technique i.e. by the reverse recursion of De Castaljau's algorithm. Two methods, two-dimensional logarithmic search algorithm (TDLSA) and an evolutionary search algorithm (ESA), are introduced to find the best-fit Bézier control points from the approximate interpolated control points. ESA based refinement is proved to be better experimentally. Experimental results show that Bézier approximation of a digitized curve is much more accurate and uses less number of points compared to other approximation techniques.