多视点三维测量系统的全局标定方法研究

针对线结构光三维测量速度较慢和易发生遮挡问题，开发了一种多视点线结构光三维测量系统．并针对本系统提出了一种简易的基于线结构光的多目视觉三维测量系统全局标定方法，标定过程只需要一块可自由移动的共面靶标，即可将所有摄像机局部坐标系统一到光平面测量坐标系，实现多视点测量数据的自动拼接．实验表明，该方法方便易行，适合现场标定，同时满足系统精度要求．     

基于结构光的三维全身人体扫描仪

提出了一种基于结构光方法的三维全身人体扫描仪的设计方案．该方案使用线激光源,并采用双摄像机互补,多扫描头数据融合的方法克服人体自遮挡,获取人体表面的完整轮廓线．依据该方案进行的仿真实验验证了三维全身人体扫描仪的系统结构与三维信息获取方案的合理性。     

车辆质心位置测量系统的研制

利用静态称重法测量车辆质心位置的三维坐标,需要分别测量2个不平行平面内的二维质心坐标．设计了一种两自由度运动平台,通过精确控制平台的位置,构造出2个不平行的平面,从而实现了车辆质心三维坐标的测量．详细介绍了测量原理和方法,并对测量误差进行了分析和计算、     

直接线性变换法中标定对三维重构精度的影响

为研究直接线性变换算法中标定对三维重构精度的影响 ,对不同标定方法进行了分析探讨。并在此基础上研制了三维人体运动分析系统 ,进行了标定实验 ,取得了较为理想的测量结果。分析表明 :1)在三维测量中控制点应包含有效测量空间 ;2 )在测量空间内应尽可能多的均匀分布控制点。该三维人体运动分析系统经标定实验验证 ,测量相对误差小于 2 % ,具有较高精度     

三分量光弹光纤加速度传感器弹性系统

为提高三维地震勘探的分辨率和精度，设计了一种新型的三分量光弹光纤加速度传感器，对加速度的敏感由光弹晶体、质量块、复合臂弹簧片构成的弹性系统实现．为消除三分量光弹光纤加速度传感器中与质量块运动方向不平行的运动的干扰，弹性系统设计为线性系统．对弹性系统的线性响应、频率特性进行了理论和实验研究．设计制作并实验了线性度良好的复合臂弹簧片，其相对非线性误差小于0．01，光弹晶体采用对加速度的变化在宽度方向获得良好线性响应的各向同性聚碳酸酯材料．以该弹性系统为基础的传感器，在0～3000Hz的频率范围可精确测量0～50m／s^2的加速度．     

三维运动测量和分析方法及其在人体脊柱运动研究上应用

本文应用电测技术和刚体运动学原理．提出了一个三维运动测量和计算方法。该方法成功地用于人体腰椎活动节段的三维运动研究。实验结果表明，本文提出的方法不但可以满足离体腰椎活动节段三维运动测量和分析的要求，而且其原理同样适用于测定人体其它骨骼的三维运动变化。     

三维摄像测量系统在人体上肢运动分析中的应用

使用基于普通摄像机的三维摄像测量系统,对人体上肢运动数据进行了测量。根据人体上肢运动的特点,将其简化为具有7个自由度的刚体运动;通过分析布置在上肢上若干标记点的运动,建立了固连于上肢的关节坐标,提出了关节转角的计算方法,得到了日常活动中人体上肢关节运动数据。     

人体运动检测的光流与肤色融合方法

针对复杂背景环境中光流法难以检测出完整的人体目标区域的问题,提出了一种融合光流和肤色信息的人体运动检测方法.对视频序列进行光流分析,确定目标的运动区域;同时基于马氏距离检测出肤色区域;并对光流和肤色信息进行数据融合,分割出人体运动区域.实验结果表明,该方法能够有效地检测出完整的人体目标.     

基于计算机视觉的三维激光扫描测量系统

介绍了基于计算机视觉三维激光扫描测量系统．该系统主要由双目视觉测量探头、图像采集卡、扫描机构及其控制部分组成．通过两个摄像机同时摄取一个扫描激光光条的图像,经图像匹配,利用视差,可计算得到光条上所有点的位置以及深度,即被扫描物体表面的三维信息．就系统中的摄像机标定、图像采集、特征提取、图像匹配及三维信息恢复等主要工作过程进行了论述．     

回转式激光线扫描测量仪

提出一种基于线结构光的回转式视觉测量系统,首先介绍系统的组成和工作原理,建立了线结构光测头的数学模型,并用该系统对测头进行标定;然后确定转台的回转中心,实现了将测头二维测量值向被测物体三维坐标的转换;最后,给出了实际测量结果,此系统能一次性完整测量任意工件的外表面,测量精度优于0．07mm。     

基于有限元模型的人体损伤脊柱的动态特性分析

为了研究在全身振动情况下损伤脊椎对其相临组织部件的影响,建立了一个腰椎L3-L5段的三维非线性有限元模型.研究对脊椎给予了几种损伤假设,如小关节切除、去髓核和后部结构切除等,并对这几种损伤情况进行了有限元瞬态分析.结果表明,腰椎在振动过程中不仅存在垂直方向的振动还伴随有仰俯运动.脊椎小关节可以限制腰椎仰俯运动的幅度以保护纤维环后部免受大的拉伸和高应力的危害.椎间盘去髓核会导致纤维环上高应力的产生和椎间盘鼓胀增大.在振动过程中,小关节的切除同样可以加速椎间盘的退化.     

应用莫尔条纹法测定人体腰椎后关节三维位移量

应用莫尔条纹原理,测定人体离体腰椎三维运动时后关节的相对位移量,探索运动的角度、载荷和位移的相互关系,是直接研究关节运动学的一种简便有效方法。本文提供的实验结果对于研究腰椎后部结构的生理和病理功能具有重要的临床意义。     

振动载荷对损伤椎间盘处小关节的影响分析

利用非线性的三维脊椎有限元模型,研究了振动环境下损伤脊椎的力学特性.脊椎的损伤包括椎间盘的去髓核和小关节切除,仿真过程还考虑了不同频率和阻尼对脊椎动态特性的影响.研究表明在振动环境中,人体腰椎不仅存在垂直方向上的振动,还伴随着小幅度的前后仰俯运动.椎间盘的去核与退化将使小关节的接触力增加,在振动情况下对小关节非常不利.另外,振动对椎体后部小关节的影响比同一运动段的其他部位都大.     

基于有限元法的人体座椅系统随机响应分析

基于人体解剖测量学和人体运动学建立了包括人体骨骼、肌肉、皮肤、坐垫、靠背和头枕的驾驶姿势的人体座椅系统三维有限元模型.通过人体座椅系统在重力作用下的静态分析,提供动态分析的人体驾驶姿势初始边界条件.通过频率提取分析确保随机响应分析所需足够数量的模态.通过计算腰椎到坐垫表面在垂直方向的传递函数验证了模型.最后分析了在座椅底部垂直方向0~20 Hz的白噪声激励下人体腰椎间盘的加速度和应力响应,得出由于座椅的耦合作用使得腰椎间盘响应峰值频率低于其固有频率.该方法可以代替实验研究其他方案的人体座椅系统动态响应问题.     

内固定系统中在螺钉受拔出负载时腰椎的受力分析

通过有限元方法分析比较传统轨迹椎弓根(traditional trajectory,TT)螺钉与皮质骨轨迹椎弓根(cortical bone trajecto-ry,CBT)螺钉固定技术在腰椎椎体应用下的生物力学性能.依据提取的骨质疏松症患者电子计算机断层扫描图(computed tomography,CT)样本建立L1-L5全椎体功能单元骨质疏松人体有限元模型,模拟TT螺钉和CBT螺钉两种固定方式置钉后,以实际值为依据在加载一定旋转拔出力状态下测量比较两种方式钉道周围骨质的应力分布、最大应力值及分析其差异.结果 表明:相同固定方式下CBT组在相同载荷状态中椎骨的应力分布差异明显.不同的钉道带来不同骨密度,直接影响了内固定螺钉在腰椎骨内的力学性能.不同的钉植入角度也对钉的应力分布以及最大应力值产生影响.L1-L5椎体形状不同,大小不同,其力学性能,表现也不相同.得出CBT螺钉技术是骨质疏松患者腰椎内固定方案中的一种优选方式.但针对5段腰椎需要对不同的椎骨采取不同的治疗方案.     

齿轮连杆机构力分析与运动仿真

使用广义型转化法对齿轮连杆机构力分析与运动仿真进行了研究，给出了完善后的齿轮连杆机构型转化单元力分析模型。以VC＋＋6．0为工具，开发了一套齿轮连杆机构二维造型及运动副定义图形系统，编制了通用程序，实现了含有P副、复铰及高副的齿轮连杆机构从结构分解、运动分析到力分析自动求妥及可视化仿真。     

我国优秀沙滩排球运动员脊柱腰段损伤与气质类型之间关系的研究

运用文献资料、调查访问等研究方法,对我国优秀排球运动员脊柱腰段损伤的现状进行调查分析,探讨优秀沙滩排球运动员脊柱腰段损伤与运动员气质类型之间的关系.结果显示:目前我国优秀沙滩排球运动员脊柱腰段损伤几乎达到84.0 %,造成损伤的原因是复杂的、多方面的.无论在损伤人数,还是在损伤程度,胆汁质的运动员都高于多血质的运动员且远远高于粘液质的运动员.因此,了解每一个运动员的气质类型,有助于运动员的选材、训练、管理和预防运动损伤.     

仿猎豹四足机器人结构设计与分析

为满足四足机器人高速奔跑运动性能所要求的脊椎具有柔性和腿结构具有良好的缓冲性能要求,在仿猎豹四足机器人上设计了一种液压驱动的柔性脊椎和腿结构.该脊椎是变截面梁,中间有柔性.该腿结构有髋关节和膝关节,有3个自由度,髋关节有2个主动自由度,即侧摆自由度和俯仰自由度,膝关节具有被动的俯仰自由度.对该脊椎进行了力学分析,对该腿结构进行了刚度特性分析和运动学分析,并对机器人进行了Bound步态仿真.仿真结果表明,这种具有柔性脊椎和非线性刚度变化的腿结构的仿猎豹四足机器人,能够以Bound步态实现较快的稳定奔跑,且足端接触力较小,由此验证了柔性仿猎豹四足机器人脊椎和腿结构的设计是有效的.      

人体脊柱腰椎节段三维有限元建模

为了探讨人体脊柱腰椎节段三维重建方法,利用逆向工程软件Mimics（Materialise＇s Interactive MedicalImage Control System）,结合CT断层扫描图像,重建人体脊柱腰椎节段三维几何模型。经ANSYS转化建立脊柱腰椎L1-3的理想三维有限元模型,在Mimics中对所建立的有限元模型赋材质,实现了非均匀材质的骨组织赋值问题。该腰椎节段三维有限元模型高度模拟腰椎结构与材料的特性,具有结构完整、空间结构的测量准确度高、单元划分精细、重点突出等优点。本模型可进行任意旋转观察,可任意切割,并可通过调整模型几何及材料参数,施加不同的载荷与边界条件以模拟不同实验状态并能够以不同的文件格式输出,可用于计算机辅助设计、快速成型、有限元分析等领域。