Single-view-based 3D facial reconstruction method robust against pose variations

The 3D Morphable Model (3DMM) and the Structure from Motion (SfM) methods are widely used for 3D facial reconstruction from 2D single-view or multiple-view images. However, model-based methods suffer from disadvantages such as high computational costs and vulnerability to local minima and head pose variations. The SfM-based methods require multiple facial images in various poses. To overcome these disadvantages, we propose a single-view-based 3D facial reconstruction method that is person-specific and robust to pose variations. Our proposed method combines the simplified 3DMM and the SfM methods. First, 2D initial frontal Facial Feature Points (FFPs) are estimated from a preliminary 3D facial image that is reconstructed by the simplified 3DMM. Second, a bilateral symmetric facial image and its corresponding FFPs are obtained from the original side-view image and corresponding FFPs by using the mirroring technique. Finally, a more accurate the 3D facial shape is reconstructed by the SfM using the frontal, original, and bilateral symmetric FFPs. We evaluated the proposed method using facial images in 35 different poses. The reconstructed facial images and the ground-truth 3D facial shapes obtained from the scanner were compared. The proposed method proved more robust to pose variations than 3DMM. The average 3D Root Mean Square Error (RMSE) between the reconstructed and ground-truth 3D faces was less than 2.6 mm when 2D FFPs were manually annotated, and less than 3.5 mm when automatically annotated.     

离散Walsh变换在超声治疗无损测温中的应用

利用高强度聚焦超声对新鲜的离体猪肉进行辐射,并通过B超获取辐射前后的超声图像。采用二维离散Walsh变换法,从辐射前后的超声图像的差图像中分离出低频分量,作为反映温度信息的参数。选取确定系数作为衡量误差的参数,通过曲线拟合,发现二维离散Walsh变换直流分量与温度呈近似线性关系,且多组数据的斜率非常接近,与传统的灰度均值测温法相比,实验结果表明,该方法误差更小,温度分辨率更高,使用正交矩阵变换,符合计算机语言的逻辑,仿真检测时间较短,在实际应用中能为超声无损测温提供准确可靠的依据。     

基于MBD模型的航空发动机零件检测技术

针对当前复杂零件中异型特征位置度无法测量的问题,提出了一种基于MBD模型数字化测量技术.该方法以复杂零件的MBD模型为测量依据,通过模型理论元素与实测元素拟合计算异型特征位置度偏差,并以此为基础进行测量工艺规划、测量程序编制、测量仿真等.可大大减少在机等待时间,避免测量过程中的碰撞与测针干涉问题,解决了不规则特征位置度测量问题,实现了全程的自动测量,提高了检测效率.     

机动目标的跟踪与反跟踪

以WGS－84标准的地心坐标系作为统一坐标系,通过建立机动目标的跟踪模型,实时预测机动目标的轨迹,并提出了机动目标的跟踪与反跟踪策略。首先考虑了单目标跟踪问题,提出了基于改进的MeanShift算法的目标跟踪模型,使用此模型提取聚类点,并对这些聚类点进行B样条曲线拟合,得到光滑的航迹。其次考虑了两目标跟踪问题,建立了基于最近邻及改进MeanShift算法的目标跟踪模型,利用最小二乘法对航迹数据进行二次曲线拟合,分析机动目标加速度变化规律,并通过判断拟合曲线上的点与球面位置关系,提出了两种着落点预测方法。最后分析了机动目标如何反雷达跟踪的问题,提出了反跟踪策略。     

基于曲线拟合和SVM的眼动信号分类算法研究

为提高基于EOG的眼动信号分类算法精度,改进基于EOG的人—机交互系统性能,提出了一种基于曲线拟合(curve fitting)与支持向量机(SVM)的眼动信号分类算法(CF-SVM),并设计了新的实验范式,增加了“扫视保持”环节.该算法采用曲线拟合方法进行特征提取,在此基础上,使用SVM分类器对眼动信号进行分类.实验室环境下,对9名眼部活动正常的受试者进行了眼动数据采集与识别,CF-SVM算法的平均分类准确率达到98.3％,与其他几种眼动识别方法相比较,其平均正确率分别提升了9.4％、5.9％、1.0％.实验结果表明,CF-SVM算法在眼动信号识别中表现了良好的性能,具有高的分类精度和鲁棒性.     

PR状态方程二元相互作用参数的拟合及对柴油中氢气溶解度的预测

通过Aspen Hysys模拟计算了温度(323~623)K和压力(4~10)MPa条件下,氢气在0~#柴油、直馏柴油、催化柴油和焦化柴油中的溶解度。计算结果对比实验数据,得到氢气在4种柴油中溶解度的平均误差分别为17.49%、11.48%、20.09%和14.00%。因二元相互作用参数与柴油性质以及温度之间存在着一定的关联,为了得到更加准确的溶解度数据,提出了计算PR状态方程中二元相互作用参数的关联式,并用Matlab进行关联式参数的拟合和氢气溶解度的计算,得到溶解度数据的平均误差分别为8.12%、7.51%、5.73%和6.10%,有效地提高了数据的准确性。因此,提出的二元相互作用参数的计算关联式可以为更加准确地预测氢气在柴油中的溶解度提供有效的方法。     

利用曲线拟合对触觉数据的压缩

为减轻离线触觉数据压缩带来的失真变形,提出利用曲线拟合的压缩方法.在假定触觉数据所对应原触觉信号能用分段二次参数曲线表示的前提下,通过反向采样过程来构造触觉数据拟合曲线,该曲线由分段二次曲线组成,在连接处达到切线连续,且每段二次曲线对原触觉信号具有二次多项式逼近精度.为避免保存拟合曲线的所有系数以进一步提高数据减少率,对拟合曲线系数进行了迭代求解,从而只需编码保存部分系数即可解码.实验结果表明,该方法在保持高数据减少率的前提下减轻了压缩失真变形.     

基于隧道磁阻传感器的三维电子罗盘设计

针对现有电子罗盘在地磁场检测时易受到外界磁场干扰而导致测量精度不高的问题,设计了基于隧道磁阻传感器( TMR)的三维电子罗盘并完成样机制作。研究了实际环境中电子罗盘的误差特性,经椭球拟合校正后,采用基于椭圆假设的椭圆拟合方法对误差进行补偿,补偿后其方位角精度可达0.85°,有效降低94.81%的方位角误差。实验结果验证了TMR传感器在电子罗盘应用的可行性。     

基于加权支持向量机的凸轮升程误差拟合方法

针对凸轮磨削加工过程中存在局部升程误差严重超差的问题,提出了加权支持向量机的凸轮升程误差补偿方法。首先根据圆率的符号判断凸轮升程误差值是否连续,然后建立了不连续点与相邻点之间夹角与加权值的关系。通过加权支持向量机对凸轮升程误差值进行拟合。然后将原始凸轮升程值减去经拟合后的凸轮升程误差值,获得新的凸轮升程值。再根据圆率自动调整加权值的系数,使凸轮升程值光滑点数最大,即获得最优的凸轮升程值。对上述算法进行仿真和编程,经YTM8336-16数控凸轮轴磨床进行磨削验证。实验表明,凸轮升程误差由原来的±0.059 mm降至±0.011 mm,表面粗糙度由Ra0.32μm降至Ra0.25μm,获得良好的效果。     

山西省近50年风速变化及突变特征分析

利用线性拟合、M-K方法对山西省22个气象观测站1960—2010年的逐日风速资料进行了倾向、突变、逐年代变化等特征分析。研究表明,近50年来山西省平均风速存在明显的下降趋势,平均风速由20世纪60年代的2.16 m/s下降到21世纪初的1.86 m/s;不同时间段呈现不同的变化特征,1979—1989年风速出现显著下降,年均递减率达到0.046 m/s,变率远超出其他时段;对近50年山西省平均风速进行M-K检验后发现,在1982年出现明显的突变点。山西省四季平均风速均呈下降趋势,四季风速下降速率最快的为春季,冬季次之,夏季风速下降速率最慢。同样,四季风速均发生突变,突变时间点分布在1980—1985年间。除8月外,山西省各个月份风速也呈下降趋势,且均出现突变现象。