单目平行线约束下的空间点坐标恢复

提出一种从单目像机拍摄的二维投影图像中恢复空间点三维坐标的简化算法.假定摄像机与空间中的一对平行线的位置关系已知,同时摄像机坐标系下平行线所在平面中的任意空间点在像平面中的投影也已知,通过射影几何可得图像坐标到目标点三维空间坐标的转换系数,即坐标转换因数,从而估计出三维空间点的坐标.实验中通过对人体行走轨迹进行估计来测试算法性能,结果表明算法简单有效,计算开销小.     

基于极限投影变换的3D模型检索

基于认知理论和投影理论,提出极限投影面积方法对三维模型进行坐标标准化:将模型不断绕过模型重心的基向量旋转,采集每次坐标面投影面积,在多次迭代后得到最大面积投影,用同样办法获得另一坐标面上的最小面积投影,建立模型的坐标系.实验结果表明:该方法标准化的坐标系处理对象范围宽,适用于网格模型、点云模型和各类曲面模型,针对模型噪声、简化、攻击等有很强的鲁棒性.经该方法标准化的三维模型在3个坐标面的投影作为模型的特征描述子,并在实验中为实验模型库建立了对应的特征描述子库,使得对模型检索转化为特征描述子间的比较检索.检索实验表明:该方法针对增加了特征描述子的模型库具有较快的检索速度;同时具有较强的鲁棒性,但检索的精度稍差.     

基于三维GIS的现代化营房快速建模方法

因现代化营房范围大、区域多,增加了建模的工作量与复杂度,极大程度影响建模速率,为此,本研究以三维GIS(Geographic Information System,地理信息系统)为技术背景,设计出一种现代化营房快速建模方法。利用数字高程模型表面表达式与不同表面性质的建模通用多项式函数,构建双线性数字高程模型表面。基于格网数据与土坑底点以及外沿线的高程数据,获取抛物曲面表面。将营房框架拆解成屋顶、门廊、建筑主体等简易对象,得到简易对象的点、线、面状等几何表达形式。采用投影中介平面法向量,架构各墙面法向量表达式,求取中介平面上墙面顶点投影坐标。在中介平面中架构二维平面坐标系,得到二维坐标系内各投影点的相对坐标,归一化纹理坐标,映射全部顶点至纹理空间,实现模型构建。经过实验结果证明,该方法具有较好的建模效果,总建模时长为64.82 s,大幅度提升了建模速度。     

人体重心动摇轨迹包络面积的快速算法

传统的人体重心动摇轨迹包络面积计算方法是先确定包络所有点的凸包形状,再计算凸包的面积,其最优时间复杂度接近O(nlbn)。针对上述问题给出一种近似凸包计算方法,通过计算点集在不同旋转角度下的坐标,查找X轴和Y轴的最大最小极值点,快速标定构成凸包点,确定凸包形状。算法的时间复杂度接近于O(n)。实际应用证明,该算法能满足精度要求,提高人体重心动摇轨迹包络面积计算速度。     

基于单目视觉几何构建的三维扫描系统

为构建基于单目视觉的快速便捷式三维扫描系统,提出一种高精度的单目视觉几何投影的场景建模方法,并开发一种低成本高精度的三维扫描系统。首先,获取平面标定点的图像坐标,经投影变换将其转换为摄像坐标系下的三维空间位置坐标,分别建立平移台面和底座的三维空间平面方程;其次,通过移动平移台面求取同名标定点的空间坐标,求解平移台面的平移向量,并通过落在平移台面和底座上的激光线条求解激光平面;最后,提取图像中的激光光条中心点并将其变换为物体表面的三维点云数据。实验结果表明,投影变换求得的平面方程误差小于0．2％,扫描结果误差低于0．05mm。     

基于鱼群算法的智能机器人全覆盖路径规划

为保证机器人的行驶轨迹可以全方位地的覆盖地图的全部坐标点,并降低路径重复率,基于鱼群算法设计智能机器人全覆盖路径规划方法。建立智能机器人死区脱困模型,计算栅格地图模型中的目标活性值,获取整体栅格数量,描述地图中栅格状态,得到脱困时的行驶角度差。基于鱼群算法设计全路径覆盖判定方法,描述不同目标鱼个体之间的距离,在三重移动目标坐标系下,获取元素坐标向量,建立每个目标点的求解代价和,计算下一个目标点行驶的最小距离。设计机器人全覆盖路径规划算法,判断当前位置是否为死区,获取路径规划的全局最优解,实现智能机器人的全覆盖路径规划。利用Matlab仿真软件完成智能机器人全覆盖路径规划实验。结果表明,在简单环境下,该路径规划方法覆盖率为100%,重复率为5.23%,路径长度为15.36m；在复杂环境下,该路径规划方法的覆盖率为100%,重复率则为10.24%,路径长度为20.34m。由此证明,该方法具有较好地规划效果较好。     

基于平行线的室内视觉导航

根据一组空间直线上的无穷远线素集在视平面上所形成的消失点对直线的平移具有稳定性的特点,提出了基于平行线的摄像机参数标定和自主移动平台室内视觉导航算法．在对摄像机进行标定时,将摄像机模型简化成关于移动平台航向角和X方向距离的线性模型,并利用走廊左右踢脚线在视平面上的投影直线的斜率、消失点坐标来标定摄像机的内、外参数;在视觉导航时,视走廊左右踢脚线为一组平行线,由其在视平面上的投影直线的斜率、消失点坐标,控制自主移动平台行驶的X方向距离和航向角,实现平台的室内视觉导航．本文采用YIQ彩色模型分割楼道图像,由Hough变换与最小二乘法相结合的方法提取楼道踢脚线．     

基于投影仪和摄像机的结构光视觉标定方法

为实现基于投影仪和摄像机的结构光视觉系统连续扫描,需要计算投影仪投影的任意光平面与摄像机图像平面的空间位置关系,进而需要求取摄像机光心与投影仪光心之间的相对位置关系。求取摄像机的内参数,在标定板上选取四个角点作为特征点并利用摄像机内参数求取该四个特征点的外参数,从而知道四个特征点在摄像机坐标系中的坐标。利用投影仪自身参数求解特征点在投影仪坐标系中的坐标,从而计算出摄像机光心与投影仪光心之间的相对位置关系,实现结构光视觉标定。利用标定后的视觉系统,对标定板上的角点距离进行测量,最大相对误差为0.277%,表明该标定算法可以应用于基于投影仪和摄像机的结构光视觉系统。     

一种体视显微图像误匹配消除方法

针对尺度不变特征变换( SIFT)匹配中存在的误匹配问题和立体图像特点,提出一种误匹配消除方法。对体视显微图像进行SIFT特征匹配初步得到匹配对,结合体视显微镜标定参数,计算三维点云坐标。将三维点云分别投影到左、右图像中得到新的匹配对,新投影点的图像坐标分别与原来匹配点的图像坐标相减,生成投影向量集。通过左、右2个投影向量集幅值和方向的异常值剔除,实现误匹配消除。实验结果表明,实验图像的误匹配消除率达到100%,同时不消除正确匹配点,提高了匹配精度。     

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.     

Multidimensional Data Visualization Based on the Minimum Distance Between Convex Hulls of Classes

The problem of data visualization in the analysis of two classes in a multidimensional feature space is considered. The two orthogonal axes by which the classes are maximally separated from each other are found in the mapping of classes as a result of linear transformation of coordinates. The proximity of the classes is estimated based on the minimum-distance criterion between their convex hulls. This criterion makes it possible to show cases of full class separability and random outliers. A support vector machine is used to obtain orthogonal vectors of the reduced space. This method ensures the obtaining of the weight vector that determines the minimum distance between the convex hulls of classes for linearly separable classes. Algorithms with reduction, contraction, and offset of convex hulls are used for intersecting classes. Experimental studies are devoted to the application of the considered visualization methods to biomedical data analysis.     

用兴趣点凸包和SVM加权反馈实现图像检索

针对采用环状颜色直方图的图像检索方法存在的不足,提出一种基于兴趣点凸包的图像特征提取方法,通过对用小波变换检测出的必趣点递归求出它们的凸包,并将每个凸包上的兴趣点按一定的算法安插在相应的桶内,对每个桶求出颜色直方图,利用桶与桶之间的相似度定义两幅图像的相似度.这种特征提取方法可有效抑制兴趣点集合中出现游离兴趣点的情况,结合基于兴趣点的空间离散度和Gabor小波纹理等特征实现图像检索,可有效提高图像检索精度.最后,提出一种新的相关反馈方法,通过利用支持向量机分类结果设置权值来改进移动查询点相关反馈方法.实际图像数据库上的实验表明,引入这种反馈方法后可将图像检索的查准率提高20%左右,查全率提高10%左右.     

Convex sets as prototypes for classifying patterns

We propose a general framework for nonparametric classification of multi-dimensional numerical patterns. Given training points for each class, it builds a set cover with convex sets each of which contains some training points of the class but no points of the other classes. Each convex set has thus an associated class label, and classification of a query point is made to the class of the convex set such that the projection of the query point onto its boundary is minimal. In this sense, the convex sets of a class are regarded as “prototypes” for that class. We then apply this framework to two special types of convex sets, minimum enclosing balls and convex hulls, giving algorithms for constructing a set cover with them and for computing the projection length onto their boundaries. For convex hulls, we also give a method for implicitly evaluating whether a point is contained in a convex hull, which can avoid computational difficulty for explicit construction of convex hulls in high-dimensional space.     

基于国家标准的三维扫描人体尺寸提取技术

针对人体点云模型特征点和尺寸自动提取的难点问题,提出基于国家标准统计数据的人体关键尺寸提取技术。采用国家标准GB10000 1988《中国成年人人体尺寸》所提供的基础数据划分特征点的搜索域,首先,在搜索域内将坐标值和点到直线投影距离比较相结合来提取人体特征点;然后通过改进的凸壳法计算特征平面轮廓周长进行围度尺寸测量,再利用z坐标差值和两点的距离实现长度尺寸计算。实验表明,该方法受人体体型的影响小,尺寸测量鲁棒性好、计算速度快、精度高。     

Convex Decomposition Based Cluster Labeling Method for Support Vector Clustering

Support vector clustering (SVC) is an important boundary-based clustering algorithm in multiple applications for its capability of handling arbitrary cluster shapes.However,SVC’s popularity is degraded by its highly intensive time complexity and poor label performance.To overcome such problems,we present a novel efficient and robust convex decomposition based cluster labeling (CDCL) method based on the topological property of dataset.The CDCL decomposes the implicit cluster into convex hulls and each one is comprised by a subset of support vectors (SVs).According to a robust algorithm applied in the nearest neighboring convex hulls,the adjacency matrix of convex hulls is built up for finding the connected components;and the remaining data points would be assigned the label of the nearest convex hull appropriately.The approach’s validation is guaranteed by geometric proofs.Time complexity analysis and comparative experiments suggest that CDCL improves both the efficiency and clustering quality significantly.     

基于Web墨卡托投影的地图算法研究与实现

针对Web墨卡托投影地图用于地理信息系统开发时其第三方应用程序接口仅支持浏览器/服务器模式的问题,采用墨卡托投影式的变形并结合数据分片技术,以Google地图为例提出一种Web墨卡托投影地图用于客户端/服务器模式的算法。实验结果表明,该算法有效解决了Web墨卡托地图不能用于客户端/服务器模式的问题。     

基于VB获取鼠标按下点的造型空间坐标

为获取鼠标按下点的造型空间坐标,利用造型空间和用户空间之间的坐标变换,基于VB实现精度可以控制的直线与圆柱体交点求解数值计算．给出鼠标在屏幕上按下点的造型空间坐标和2点间距离的计算方法．通过1个模型室界面,要求学生根据显示模型绘制三视图,训练学生测图和绘图．结果表明该方法效果较好．     

改进的基于凸壳仿射不变量的图像识别和配准算法

提出了一种新的基于凸壳和仿射不变量的图像识别和配准的方法。该方法利用从参考图和测试图中得到的特征点提取其凸壳,并计算凸壳的仿射不变特征向量。通过比较参考图和测试图特征向量的一致性,建立它们的仿射变换关系,最后利用凸壳内特征点的匹配来实现识别和配准。该方法的优点是即使目标物体被部分覆盖或者缺损,其图像也能够达到较好的识别和配准效果。     

一种基于最小二乘法的船舶碰撞计算方法

针对海上船舶碰撞时的航行路径特征,提出一种基于最小二乘法的船舶碰撞点计算方法,根据船舶碰撞前的历史全球定位系统航行数据,利用墨卡托投影变换,在墨卡托直角坐标系中拟合出船舶航行路径函数,结合船舶航速、危险距离阈值,判断两船的航行拟合函数的交点是否为可能碰撞点。仿真实验分析比较和实际应用结果表明,该方法的计算误差小于传统方法。     

求平面点集凸壳的一种新算法

在研究了大量的求平面点集凸包的算法基础上,提出了一种新的构造平面点集的凸壳算法。此算法先求出四个极值点,构造出一个四边形。对于四边形外面的点依次用二分法进行判断是属于哪个线段区域;对于一个线段区域上的点只需要找出右侧的点,分别和线段的两个端点连接得到新的多边形链,依次这样处理每个点,直到结束。这样就得到四个简单多边形单调链,然后对单调链求凸点,时间复杂度为O（n）,最后求得的每个凸点就是平面点集的凸壳,此算法总的时间复杂度不超过O（n log n）。