三维虚拟动态测量系统构建方法研究

针对传统二维测量系统存在测量精度较低、稳定性差的不足,提出一种基于数据交互的三维虚拟动态测量方法;该方法采用三维构型与总线技术同步耦合的工作方式,对三维测量系统中模型驱动的关键问题进行了研究,探讨了三维测量系统中数据交互解决方法的可行性,并将该方法应用于煤矿排水系统,完成了三维虚拟动态测量系统的开发;试验结果表明由该方法实现的三维虚拟动态测量系统具有运行稳定、操作简单、直观性强、可靠性高的优点,应用前景广阔。     

基于VRML的虚拟交互系统触摸感知控制仿真研究

针对虚拟交互系统触摸感知控制过程中图像存在噪声干扰,导致触摸感知效果下降的问题,提出了基于VRML的虚拟交互系统触摸感知控制方法。将初始的三维立体空间图像转换为二维平面空间图像,将不间断的图像加以变换,得到离散型的数据,通过图像中不同像素点的平均值来取代该点的灰度值,得到无噪声数字图像。针对图像中任意像素点,对其边缘点进行检测,完成边缘图像细节信息识别获取。在上述基础上,对目标图像进行轮廓提取,采用改进后的归一化傅里叶描述子对经过去噪处理的图像进行三维识别,利用VRML重建识别结果,实现虚拟交互系统触摸感知。通过具体的仿真数据充分验证了所提方法的综合有效性。     

基于退化多边形求交的多面体虚拟壳模型重构

三维模型的重建和表示是计算机图形和计算机视觉中一个重要的领域,其广泛应用于自动识别,工业自动化设计以及虚拟场景的重建。文中实现一个从照片序列重建三维物体多面体模型的系统,使用由轮廓恢复形体(SFS),通过经由轮廓光锥相交得到包围物体的虚拟壳。在系统中采用的共极线几何和增量运算把所有的三维的相交计算投射到二维平面的退化多边形求交来降低相交计算的复杂度。与传统多面体虚拟壳重构相比,算法有以下几点改进:在图像平面以退化多边形组织投影锥体和物体轮廓的交集,把任意锥面与物体轮廓的交集归一到一个退化多边形;基于退化多边形的二维平面上多边形快速相交算法。通过这些改进可以减少虚拟壳的生成时间并有助于实时绘制的实现。     

平面电子地图和三维虚拟场景的通信

目前,平面电子地图与三维虚拟场景通信方面的研究是个热点。文章先探讨了两者的结合的必要性,然后对平面电子地图与三维虚拟场景通信进行深入的研究。着重分析了通信的基本原理和表现形式。提供实现通信的思路有:栅格地图和三维虚拟场景的结合;二维矢量地图和三维虚拟场景的结合。结合事例和方案,对二维矢量地图和三维虚拟场景的结合的思路进行了研究。介绍了平面电子地图与三维虚拟场景通信实现的流程和具体实现的方法。     

机器视觉复杂平面边缘角点的高精度定位方法

基于机器视觉的二维复杂平面尺寸测量中,边缘角点包含丰富的图像目标特征信息,其检测精度对后续图像分析及参数计算精度有着至关重要的影响。本文提出了一种边缘轮廓角点的高精度定位方法,该方法先利用角点处的曲率变化及相邻两角点线段与x轴正向的夹角变化,初步确定角点的位置坐标,然后利用优化方法去除伪角点,以实现对真实角点的高精度定位。研究表明,该方法便捷、高效,在服装衣片的样片边缘测量中取得了理想的结果。     

测量数据云中规则表面的自动识别

提出了密集测量数据云中规则表面自动识别斩通用算法,该算法以相邻测点组成的三角片法向变化来搜索规则表面及其边界,可应用于反求工程及各种机械仿形建模加工软件中,对于精度不高的测量数据云,可利用二维密度算法提取规则表面,该算法已成功应用于某商业用激光－机器视觉三维检测系统中。     

基于体可视化的计算机辅助轮廓测量系统设计

为收集整理我国不同人群的五官头颅特征数据,开发一个计算机辅助轮廓测量系统。系统首先对图像进行预处理,利用面绘制技术重建三维头颅模型;然后在模型表面选取特征点作平面求交获取轮廓剖面,通过几何变换方法实现剖面由三维空间到二维空间的映射;最后采用边界跟踪技术提取外缘轮廓坐标集,并根据应用需求对轮廓参数进行标记与测量。实验结果表明:该系统能有效地实现三维头颅模型的轮廓参数测量,并直观、精确地反映五官头颅实际的形态特征。     

基于观测器的移动执行器对二维分布参数系统的控制

研究二维分布参数系统在传感器执行器网络下的控制问题.传感器执行器网络由二维平面上固定的传感器与移动的执行器组成.首先,利用传感器对二维分布参数系统的测量信息设计观测器,用来估计二维分布参数系统的状态,并在观测器的基础上给出相应的控制器;然后,利用算子半群理论并结合Lyapunov方法,得到平面上移动的执行器的水平运动速度和垂直运动速度,该速度依赖于观测器的信息;最后,数值仿真表明,二维分布参数系统在该移动执行器控制下的性能得到了有效的提高.     

虚拟三维场景与二维电子地图交互系统研究

提出并建立了一个虚拟三维场景与二维电子地图交互系统。介绍了系统的组成和各部分实现的功能。对虚拟场景的数据组织、场景数据读入、观察者位置的确定及交互功能的实现等给出解决方案,给出了实现的代码及画面。该系统利用二维电子地图简洁性、宏观性的特点,通过与虚拟三维场景间的互响应减少观察者在虚拟三维场景中漫游所产生的迷失感,在实际应用中取得了较好的效果。     

基于精密测量的复杂零件的快速反求

本文介绍了一种基于三坐标精密测量的复杂零件的快速反求系统。文中介绍了复杂异型零件从特征点测量、数据读人处理、三维模型重构的一般过程;探讨了测量规划和三维重构的一般规律。     

三维适形放疗计划系统中的交互式测量方法

为了在制定三维适形放疗计划时合理地确定射线角度,并根据给定射线方向准确计算射线剂量,需要对三维模型进行精确的交互式测量。结合放疗计划系统的需求和医学图像特点,分析三维交互式测量过程,应用平行投影理论实现二维坐标到三维坐标的转换。提出以一个测量端点为起始点的三维任意叠加旋转算法,在重离子放疗计划系统中实现三维精确测量。实验结果证明了该方法的可行性和有效性。     

Obtaining base edge correspondence in stereo images via quantitative measures along C-diagonals

We propose a novel approach to solving the object edge correspondence problem for stereo images. For an object placed on a calibration plate (C-plate), the proposed approach first obtains the correspondences of the object edges lying on the C-plate (the base edges) via quantitative measures of locations of the intersections of the extended line of the edges and the diagonals of the C-plate (C-diagonals) using cross ratios. The measures are viewpoint invariant for an object base edge, and are expressed in the number of image pixels. Special cases which need only coarse calculations, as well as those which require extra measures for additional point features, are also considered. The proposed approach requires 2-D image data only, and is robust in the presence of errors in the feature detection. Experimental results are presented for polyhedral and curved objects to demonstrate the effectiveness of the proposed approach.     

Automatic Reconstruction of Buildings from Stereoscopic Image Sequences

A vision–based 3-D scene analysis system is described that is capable to model complex real–world scenes like streets and buildings automatically from stereoscopic image pairs. Input to the system is a sequence of stereoscopic images taken with two standard CCD Cameras and TV lenses. The relative orientation of both cameras to each other is known by calibration. The camerapair is then moved throughout the scene and a long sequence of closely spaced views is recorded. Each of the stereoscopic image pairs is rectified and a dense map of 3-D suface points is obtained by area correlation, object segmentation, interpolation, and triangulation. 3-D camera motion relative to the scene coordinate system is tracked directly from the image sequence which allows to fuse 3-D surface measurements from different viewpoints into a consistent 3-D model scene. The surface geometry of each scene object is approximated by a triangular surface mesh which stores the suface texture in a texture map. From the textured 3-D models, realistic looking image sequences from arbitrary view points can be synthesized using computer graphics.     

目视万工显的CCD影像测量系统设计与标定

在目视万工显的基础上,采用CCD图像传感器设计电子目镜采集图像,利用光栅尺实现万工显二维平台移动的测量,分别通过USB口和串口实现图像数据和光栅尺测量数据的计算机自动采集。使用二级精度的毫米级玻璃线纹尺来标定影像测量系统,使用电子目镜采集玻璃线纹尺1 mm刻度的图像,通过编制的软件对图像进行像素细分、去噪声、二值化、刻线细化等处理,实现影像测量系统的标定。最后使用一级精度的0.01mm玻璃线纹尺验证标定结果,验证结果表明:标定结果符合测量要求。     

三维视觉测量系统平台的软件设计及实现

主要阐述了三维视觉测量系统的软件设计及实现,包括4个部分：图像卡的二次开发、电移台运动控制、图像处理、摄像机标定;利用VC＋＋实现了图像卡的二次开发和电移台运动的实时控制;利用MATLAB强大的矩阵运算能力,与VC＋＋相结合,实现了图像处理和摄像机内外参数的标定;通过实验表明,本系统运行正常,为进一步研究三维视觉自标定、不标定理论和实现在线测量提供了一个好的平台。     

双经纬仪三维坐标测量系统设计

在大尺寸坐标测量领域,双经纬仪坐标测量系统因其测量精度高、移站方便、非接触式测量等优点应用广泛。针对工业现场大尺寸精密测量的需求,本文基于双经纬仪前方交会测量原理,分析了两种不同的经纬仪系统标定方法,利用面向对象的VC技术设计实现了经纬仪系统的标定、通讯、测量、基本几何元素拟合等功能,并完成了系统人机交互界面的设计和基于ADO访问技术的数据管理。实验结果表明:该坐标测量系统测量精度高,操作高效实用,可广泛应用于工业现场大尺寸坐标测量中。     

基于OpenCV的人流量监测系统

针对人员密集场所人流量统计准确度较低,实时性较差的问题,提出采用基于OpenCV的算法实时进行人流量分析。首先,用Tensorflow中的视频分解为图像算法将采集到的视频分解为帧,对采集到的视频帧图像进行灰度化,去噪声等预处理增强前景物体边缘;其次,通过基于MobileNet V2的SSD算法进行模型训练,meanshift算法进行跟踪检测实现人流量计数;最后,将实时数据通过展示系统输出并实现数据的可视化。结果表明,算法具有较高准确性和实时性。     

激光传感器扫描边缘系统定位方法研究

非接触式齿轮倒角测量系统物体坐标系与运动平台坐标系的系统定位是通过人工控制XY移动平台携带激光传感器运动使激光点投射到棋盘格左下角点,该方法存在一定的人为误差,增加了齿轮倒角测量的系统误差[1].提出用激光位移传感器扫描测量标定板右侧和下侧边缘突变点位置坐标来确定标定板右下角点位置坐标信息,棋盘格有效区域左下角点与标定板右下角点间的距离已知,控制XY二维运动平台运动,使激光点投射到棋盘格有效区域左下角点的位置,完成系统定位.     

Simultaneous Surface Approximation and Segmentation of Complex Objects

Deformable models represent a useful approach to approximate objects from collected data points. We propose to augment the basic approaches designed to handle mostly compact objects or objects of known topology.Our approach can fit simultaneously more than one curve or surface to approximate multiple topologically complex objects by using (1) the residual data points, (2) the badly fitting parts of the approximating surface, and (3) appropriate Boolean operations. In 2-D, B-snakes [3] are used to approximate each object (pattern). In 3-D, an analytical surface representation, based on the elements detected, is presented. The global representation of a 3-D object, in terms of elements and their connection, takes the form of B-spline and Bézier surfaces. A Bézier surface is used to connect different elements, and the connecting surface itself conforms to the data points nearby through energy minimization. This way, aG¹continuity surface is achieved for the underlying 3-D object.We present experiments on synthetic and real data in 2-D and 3-D. In these experiments, multiple complex patterns and objects with through holes are segmented. The system proceeds automatically without human interaction or any prior knowledge of the topology of the underlying object.     

三维物体识别及姿态测定的推理系统

本文介绍了三维物体识别及姿态测定的一种新技术，从物体空间域模型出发，通过约束推理及几何推理，在物体三维信息部分给定的条件下，推断预测图象模型，并通过实测的图象数据反馈，推断出隐含在图象中未给定的三维信息，最终实现三维物体识别及姿态测定。整个系统在ＶＩＣＯＭ机上用Ｃ语言完成。