基于置信传播的立体匹配并行算法

考虑在双目立体视觉匹配算法中置信传播算法虽然能获得较好的视差图但匹配速度较慢,本文提出了一种基于置信传播的并行匹配方法.该方法以置信传播为基础,采用并行机制来提高匹配速度.首先,利用最优边缘算法计算图像中的边缘信息;然后,利用边缘信息将整个待匹配视图切割成若干小的区域,使用OpenMP多核优化算法并行对各个小区域进行匹...     

基于脉冲耦合神经网络和Markov随机场的立体匹配研究

立体匹配是寻找立体图像对中对应点的问题,是立体视觉的核心问题。现有立体匹配算法通常是就立体匹配问题建立适当的数学模型并进行求解,在匹配速度和匹配精度之间存在矛盾。以生物视觉研究为背景,提出一种基于脉冲耦合神经网络(PCNN)的立体匹配方法。该方法以Markov随机场(MRF)上的贝叶斯模型为基础,并利用PCNN建立其似然概率模型。将左右2幅图像分别输入到2个PCNN网络,通过迭代生成点火时间序列。引入点火时间序列的平均点火时间差的概念,利用2个像素对应神经元的平均点火时间差来评价2个像素的相似性,并以此为基础确定似然概率。最后利用信任传递(BP)算法求解Markov随机场模型的最大后验概率问题。利用广泛使用的立体视觉测试图像对算法进行了实验。实验结果表明该算法能够有效实现立体匹配,匹配效果较好。     

利用平面约束的月球车立体匹配方法

为了满足月球车视觉系统对检测障碍物检测的时效性和可靠性的需求,提出了一种基于平面约束和自适应惩罚参数的半全局立体匹配算法。首先,对极线校正后的两幅图像进行SIFT特征点提取与匹配,同时提取边缘特征;然后,利用匹配的SIFT特征点拟合空间平面,并根据平面估计左右图像所有像素点的视差搜索范围;最后,基于传统的半全局匹配算法,采用自适应惩罚参数的策略对左右图像进行立体匹配。实验结果表明：所提出的算法有效地降低了计算复杂度,其计算复杂度只有传统方法的19.9%,对于视差不连续区域以及遮挡区域都能够获得正确的匹配结果。较传统半全局匹配方法无论在速度还是匹配精度上都得到明显提高,为对立体匹配的实际应用奠定了基础。     

双目PMP视觉测量中立体匹配方法的设计与实现

针对PMP视觉测量中物体深度变化大或表面形状复杂时出现的误匹配问题,提出一种基于区域分割和视差修正的立体匹配方法。研究了四步相移法和多频外差相移的基本原理,并采用基于OpenCV的标定立体校正方法对光栅图像进行了校正;结合PMP视觉测量系统的特点对相机视场进行分析,根据视场各区域的相位信息特点以及视差约束,提出基于混合阈值的区域分割原则和实现方法;应用视差求解和视差校正获得有效的视差图,并在自主研发的PMP视觉测量系统中验证了立体匹配方法的有效性。     

结合神经网络和MRF的彩色纹理图像分割方法

在Bayesian框架下利用MRF模型进行纹理分割时,简单的纹理特征概率模型(比如高斯模型)难以准确描述其分布特性而复杂的概率模型设计又非常困难,这极大地影响了分割的精度。针对这一问题,设计了一种能充分利用神经网络建模图像特征场的方法。基于该特征场建模方法,提出了一个监督方式的彩色纹理图像的分割算法。该算法在贝叶斯框架下进行,分别采用神经网络和Potts模型描述特征场和标记场的概率分布,并基于极大后验概率(MAP)准则获取分割结果。多幅彩色纹理图像的分割实验表明,该分割算法对彩色纹理图像比传统的ICM算法具有更好的分割性能。     

基于马尔科夫随机场的纹理图像分割方法研究

本文提出了一种改进的基于马尔科夫随机场(MRF)模型的纹理图像分割方法。利用分数阶微分运算对图像纹理细节和边缘轮廓信息的敏感性,将其引入图像纹理特征提取过程中,以获得完备的图像纹理信息,可以弥补传统算法中MRF特征场对图像纹理信息描述不足的缺陷。此外,为准确划分图像中不同的纹理区域,利用模糊熵准则对分割结果进行进一步优化,以降低噪声干扰、减少区域内错分点。实验证明,本文所提出的改进方法可以完善地提取图像的纹理细节和边缘轮廓信息,有效提高分割的准确性,改善分割图像的视觉效果。     

基于多相流理论的混凝土搅拌叶片快速设计方法

为了表达混凝土多相介质在搅拌过程与其搅拌叶片间的动力学关系,实现混凝土搅拌叶片结构形态的快速设计,提出基于多相流理论的混凝土搅拌叶片快速设计方法。即利用欧拉-欧拉流体动力学方法表达在叶片动边界条件下,混凝土多相介质(石子、泥浆及水等)的流场分布,再通过数值统计处理方法定量化地评价搅拌叶片的搅拌性能,利用响应面函数构造不同叶片动边界条件下的搅拌性能近似模型,以此快速地获得搅拌叶片的优化形态。此基于多相流理论的混凝土搅拌叶片快速设计方法,降低了设计成本,缩短了设计周期,有效地解决了动边界条件下多相流体模型的大自由度动态设计问题,实现搅拌叶片结构的快速设计。     

针对高维优化问题的快速追峰采样方法

基于计算试验设计和代理模型的近似优化策略在现代复杂系统工程设计中得到了广泛应用,其中追峰采样方法(Modepursuing sampling, MPS)是一种代表性的近似优化策略。分析并针对MPS处理高维优化问题时效率低下的缺陷,提出了基于重点设计空间的快速追峰采样方法(RMPS-SDS),将重点设计空间的思想引入MPS框架,定制了一套样本点分配策略以增强MPS的局部搜索能力与收敛速度,从而提高求解高维优化问题的效率。采用一系列标准数值测试问题和工程设计问题检验RMPS-SDS方法的性能,并与MPS和GA进行了对比研究。研究结果表明,在相同模型调用次数前提下,RMPS-SDS的优化结果更接近理论全局最优解,且鲁棒性更好。与标准MPS相比,RMPS-SDS方法求解高维优化问题的效率、收敛性和鲁棒性都具有明显优势,更具有工程实用性。     

基于减基法的结构快速设计方法及其应用研究

针对基于有限元方法的结构优化设计计算效率较低的问题,将减基法与有限元方法结合,对结构进行快速计算,从而实现结构的快速设计。以某型赛车车身结构设计为研究对象,主要考虑减基法在静力学和模态动力学中与有限元的混合数值方法,在保证精度的前提下,提高单次静力学和动力学的计算速度。该方法通过构建合理的解空间,将原设计空间缩减为较精简的设计空间,从而提高计算效率。在该空间基础上,以轻量化为目标,对该赛车车身结构进行设计。结果表明,在典型工况下该方法能够在节约计算成本的同时取得较好的优化效果。     

旋转导向仪器过线马达的设计与应用

介绍旋转导向技术及其发展趋势,分析和对比了常规马达和过线马达的钻具组合方式及其优缺点。从原理、设计和应用等方面,对旋转导向仪器过线马达进行分析,介绍其总体结构和主要部件。利用现场测试得到的数据,分析旋转导向仪器与过线马达组合的试验过程,取得了很好的效果,并对旋转导向仪器过线马达的技术前景和应用进行了展望。     

基于维诺图匹配的粒子跟踪测速法

针对密集颗粒流速度场分布的测量问题,提出了基于维诺图匹配的粒子跟踪测速法。首先,通过对图像粒子进行维诺图构建,给出面积相似度筛选匹配粒子的条件;其次,引入Delaunay三角网搜索结构,通过计算维诺多边形的形状相似度来匹配粒子;再次,研究了去除错误匹配粒子矢量的方法和匹配算法中的关键参数;最后,通过模拟二维旋转流场运动以及二维转盘中的颗粒流实验对算法进行了测试。结果表明:维诺图匹配的匹配准确率高于DT-PTV并且在处理密集粒子匹配效果上更好;维诺图匹配算法适用于测量密集颗粒流速度场分布,颗粒匹配准确率高达99%,并由得到的颗粒流速度场分布验证了算法的有效性。     

采用快速贝叶斯匹配追踪的单视图X射线发光断层成像

为了缓解单视图X射线发光断层成像中出现的不适定性问题,提出了一种结合区域迭代收缩策略的快速贝叶斯匹配追踪方法。该方法将贝叶斯模型和贪婪算法相结合,可以从较少的观测值中高效快速地恢复稀疏信号。为了进一步提高重建精度,将快速贝叶斯追踪与区域迭代收缩策略结合,简化了自适应有限元方法在网格划分和系统矩阵构建方面的复杂性,在缩减因子迭代缩小可行区域的同时,缓解了X射线发光断层成像逆向题求解中的病态性。为评估该方法的有效性,设计了仿真实验与真实物理仿体实验。仿真结果表明,本文方法在加快重建速度的同时,显著提高了纳米发光目标的定位精度和发光产额的定量结果,它们分别为0.73mm和0.79μg。真实物理仿体实验进一步验证了该方法在实际单视图X射线发光断层成像中的可行性。     

球型惯性元件配合间隙差动共焦精密测量方法

配合间隙是决定球型惯性器件精度和可靠性的关键参数之一,针对球型惯性器球面元件表面有缺口且未完全抛光导致曲率半径难以精确测量,进而难以准确控制球碗、球冠配合间隙瓶颈问题,提出了一种球面惯性元件配合间隙激光差动共焦高精度方法。该方法利用抗散射的激光差动共焦曲率半径测量方法分别对球碗、球冠的曲率半径进行测量,然后利用差动共焦曲率半径测量系统测得的球碗和球冠的半径差来控制球型惯性器球面的配合间隙。理论分析与实验验证表明:该方法测量球冠和球碗配合间隙的相对扩展不确定度优于20×10~(-6),其为惯性器件球冠和球碗配合间隙的高精度测量与控制提供了一种全新的技术手段。     

基于极曲线几何和支持邻域的鱼眼图像立体匹配

提出了一种基于极曲线几何和变支持邻域的立体匹配算法来解决鱼眼立体视觉中图像变形导致的极曲线求取和匹配代价计算问题。首先,对鱼眼相机进行标定并获取相机的相关参数;针对鱼眼镜头的畸变问题,根据鱼眼镜头的优化投影模型推导出系统的极曲线方程,并利用得到的极线方程确定对应点的搜索范围。然后,根据同源像点在左右图像上的位置关系确定各中心像素点的支持邻域,并计算出不同视差条件下该支持邻域在另一幅图像上的对应支持邻域,利用获取的支持邻域计算出各点的匹配代价。最后,利用WTA(Winner Takes All)策略选取最佳匹配点得到最终的匹配结果。基于提出的极曲线和支持邻域对两组鱼眼图像进行了匹配实验并与传统方法进行了实验对比,结果表明:提出的方法的匹配准确度比传统方法分别提高了4.03%和4.64%。实验结果验证了极曲线的应用加快了匹配速度并减少了误匹配;支持邻域的使用使其对匹配代价计算的准确度优于传统方法。该算法满足了鱼眼图像立体匹配对信息获取速度、准确度和数量的要求。     

基于IMAQ的模式识别在零件检测中的应用

提出一种基于IMAQ的模式匹配的零件检测方法,叙述对图像进行预处理、确定零件的特征区域和设置最小分值,实现零件的匹配和检测。     

基于图像校正与灰度相关性的立体匹配算法研究

立体匹配是双目视觉系统中必不可少的环节,对特征点进行匹配求解过程复杂,而且误匹配率较高。外极线约束为立体匹配提供了便利条件,但由于实际系统中的外极线是弯曲的,使得沿外极线进行同名点搜索不仅非常耗时,而且计算过程受噪声影响大。给出一种基于图像校正与灰度相关性的立体匹配算法。首先采用图像校正方法将弯曲的外极线变为相互平行的水平外极线,简化了外极线的求取过程;再利用灰度相关性算法对同名点进行匹配。实验结果验证了本文方法的准确性和稳定性。     

基于随机漫步图匹配的三维CAD模型相似评价

为了提高三维CAD模型检索的效率,提出了基于随机漫步图匹配的相似评价算法。使用图转化函数消除特征依赖图的末端节点;使用概率归一化函数消除特征间的不合理干扰,实现了对三维CAD模型的高效相似评价。实验结果表明,该方法具有较好的有效性和较高的效率。     

基于边缘的模板匹配在零件检测中的应用

对机器视觉在工业零件检测中的应用做了研究。在大批量的工业生产中,某个细微零件的缺失如果不应用机器视觉系统,将会浪费很大的人力物力,因此根据现阶段工业零件检测对智能零件缺失检测的需求,运用图像处理技术,在检测对象的标准样本中截取模板,利用零件的边缘特征,进行零件的模板匹配,进而检测出零件是否缺失。     

基于多视影像匹配的三维彩色点云自动生成

针对三维虚拟场景构建的需要,提出了一种基于多视影像匹配的航空影像三维彩色点云自动生成算法.该算法采用了一种全新的物方与像方信息融合的多视影像概率松弛整体匹配策略,以综合利用多幅影像信息来提高匹配的可靠度;然后,基于多视影像匹配结果,采用多影像光束法平差来计算待匹配点的三维坐标;最后,采用平差模正确性的统计检验对三维坐标计算的准确度进行定量衡量.利用该算法对实际航空影像进行实验,统计检验得到的可靠度超过了90％,表明所提出的三维彩色点云生成方法具有较高的稳定度和精度.基于所提出的方法可将多视影像重叠区域内的所有平面像素转换为三维点,从而自动生成表达地理场景的全数字化的三维彩色点云,能很好地满足大范围三维地理场景快速重建的需要.