曲面重建中的光栅投影式测量方法

散乱点云数据的测量是三维物体曲面重建的前提和基础。本文在深入研究了三维测量原理的基础上,提出了一种基于格雷码-相移组合编码技术的光栅投影式测量和标定方法,并针对解码过程中由于图像噪声的干扰而可能出现的错误给出了一种码值修正算法。该测量方法综合了格雷码编码简单、测量范围大、抗干扰性强以及相移法分辨率高,适合测量小范围内表面连续的物体等优点。实验结果表明,应用本文三维测量系统测得的点云数据清晰,重建模型效果逼真,具有良好的实用性和稳定性。     

数字散斑相关方法的建筑力学分析应用研究进展

 数字散斑相关方法,作为固体材料表面变形测量方法,是一种全场、无接触、高自动化和高精度的光学变形测量方法,与其他变形测量方法相比,具有灵敏度高,测量准确等一系列独特的优越性,在建筑工程变形测量及力学分析中得到较快的发展。本文阐述了数字散斑方法的基本原理,重点综述了数字散斑方法在混凝土、沥青材料、硅酸盐水泥、复合材料、负泊松比防爆材料等建筑材料以及混凝土结构、桥梁结构、岩土结构、木质结构等建筑结构力学行为测量与分析中的应用进展,总结并展望了数字散斑方法在未来建筑材料与结构在服役过程中有效监测的应用前景与发展趋势。随着数字散斑相关方法的测量精度与速度大幅提升,结合光纤技术与计算机模拟等方法,建筑材料与结构三维实体的微观力学行为有望实现全方位实时监测。     

改进的RBFNN用于机器人三维表面 测量系统曲面重构

为克服三坐标测量机检测速度慢等缺点,提出机器人三维表面测量系统. 针对该系统设计了一种基于径向基神经网络(RBFNN)的简洁快速曲面重构方法. 该方法考虑到RBFNN选取的神经元函数为高斯函数,将机器人三维表面测量系统获得的点云数据投影到二维平面,然后将该二维平面平均分割,选取分割点为RBFNN神经元的中心,避免了模糊c-均值法选取中心需要迭代计算的缺点,并且重构的网络训练精度和测试精度均高于模糊c-均值法选取中心设计的网络精度. 利用该测量系统获得的实际点云数据验证了     

超声散斑数字干涉法测量水下物体表面的应变

分析了超声散斑数字干涉法测量应变的原理,建立了水下测量系统,对涂敷了铝粉的不同粗糙度的试件表面进行了实验测量,测量误差在6%以内.误差分析表明:试件中部测点的误差比两侧测点的误差小;试件表面粗糙度越大测量误差越小;试件表面应变越大测量误差越小.通过对误差作进一步实验分析,发现步进电机的误差较大,解决的方法是增加散斑颗粒的横向尺寸.针对信号不稳定,采用重复测量并在计算时取平均值的方法来消除误差.     

超声散斑数字干涉法测量水下物体表面的应变简

分析了超声散斑数字干涉法测量应变的原理,建立了水下测量系统,对涂敷了铝粉的不同粗糙度的试件表面进行了实验测量,测量误差在6%以内.误差分析表明:试件中部测点的误差比两侧测点的误差小;试件表面粗糙度越大测量误差越小;试件表面应变越大测量误差越小.通过对误差作进一步实验分析,发现步进电机的误差较大,解决的方法是增加散斑颗粒的横向尺寸.针对信号不稳定,采用重复测量并在计算时取平均值的方法来消除误差.?更多还原     

ICP算法在双目结构光系统点云匹配中的应用

双目结构光系统在测量物体时有更好的效果,测量物体视野是单目测量系统的两倍。该文根据针孔成像理论给出了双目结构光重构的数学表达式,并通过Zhang氏标定法给出了标定结果。在双目系统中,投影仪和摄像机的标定误差、仪器设备的系统误差,都会导致得到的两组三维点云数据不能很好地重合。因此,该文提出将标定获得的两个摄像机关系矩阵做为点云匹配的初值,使用改进的最近迭代点(iterative closest points,ICP)算法,加速点云匹配时间,并对经过初值变换的点云数据进行再次匹配,进一步减小系统在标定过程中的误差,从而达到对标定误差进行补偿的目的。实验结果表明:改进的ICP算法使标定后的点云能够很好地重合,并对标定值进行了修正,点云匹配的时间缩短为0.3s。     

基于点云的超精密铣削加工三维表面形貌仿真

基于刀刃扫掠点点云方式,提出一种超精密加工三维表面形貌模型.通过对加工部分刀刃在加工过程中的运动学描述,将三维表面形貌用离散点云数据表达.根据加工曲面信息和采样点数目对仿真区域进行划分并建立随动包容盒,对包容盒内数据进行数值分析和空间变换计算以获得工件三维表面形貌.算法仿真与表面轮廓仪测量结果表明：该仿真算法能够表征超精密铣削加工下工件表面双向残留高度特征,并体现出刀具切入相位角对表面形貌的影响,为三维表面形貌超精密加工提供了一种新的思路.     

一种转动容器中磁流体液表面形貌测量方法

针对旋转容器中磁流体液表面形貌测量,提出了一种基于线型激光同步斩波调制投影的多步测量方法。采用与容器同步转动窗口斩波调制的线型激光投影方法获得了稳定的磁流体表面投影线,同时采用长时间多圈测量的平均和亮度增强效应,获得了高亮度和对比度的磁流体表面投影线;采用高透光率的亚克力盖板,实现了磁流体密封与高透光测量的双重功能,研究并给出了考虑亚克力板折射率对测量结果影响的磁流体高度测量公式;构建了磁流体形貌测试实验台,并开展了不同转速、不同磁场强度下磁流体的形貌测量验证实验,通过多组实验测量提高精确度,并与理论分析进行磁流体变化规律对比验证。通过这种实验方法可测量在旋转运动中的磁流体表面形貌,真实反映磁流体受到磁场、离心力作用下的运动状态。     

散乱数据点云边界特征自动提取算法

提出一种散乱数据点云边界特征自动提取算法,该算法采用R* -tree动态空间索引结构组织散乱数据点云的拓扑关系,基于该结构获取采样点的k近邻点作为局部型面参考数据,以最小二乘法拟合该数据的微切平面,并将其向微切平面投影,根据采样点与其k近邻所对应投影点连线的最大夹角识别散乱点云边界特征.实例验证该算法可快速、准确地提取散乱数据点云的边界特征.     

一种新型触针式曲面形貌测量系统

介绍一种用于曲面形貌特性的测量－分析系统。在触针技术的基础上，采用激光－光栅干涉和散斑干涉条纹微机细分技术并利用计算机图形学原理，解决高精度曲面表面形貌测量问题，讨论了系统工作原理、光电信号处理、软件设计及曲面数据处理模型，给出了初步实验结果。     

应用超声数字散斑相关法测量水下物的应变

阐述了超声散斑相关法测量物体表面应变的原理,组建了实验测量系统,对位于水下的硅橡胶试件的表面应变进行了非接触式测量,测量值与标定值符合较好．对实验误差的分析表明：在加载范围内,应变越大,测量误差越小,且测量误差主要与散斑的横向尺寸有关．针对应变大小对超声散斑退相关效应的影响进行了研究,实验结果表明在测量范围内,这种影响...     

基于四目系统的复杂表面高精度密集空间点云获取方法

在敦煌莫高窟文化遗产数字化保护中,针对基于立体视觉的方法对目标进行三维重建时,复杂表面缺乏特征点,难以获取高密度和高精度空间三维点云的问题,提出了一种基于投影和四目立体视觉的方法。首先,采用投影仪向目标投射黑白棋盘格,并检测角点;然后通过软件细分,将棋盘格在横向和纵向分别平移9次,将棋盘格角点数扩展81倍;最后,用基于四目立体视觉系统的匹配策略,短基距系统用来立体匹配,长基距系统用来计算空间坐标,获取均匀、高密度和高精度的三维点云。实验结果表明:与传统的Harris算子相比较,所提方法获取的三维点云数据能更准确地描述目标的三维结构,点数在数量级上有提高。精度方面,所获取三维点云空间坐标的绝对误差小于1 cm,相对误差小于10%。     

一种非接触式结构面产状测量技术原理和数学处理方法

针对传统机械式罗盘接触式测量的应用缺陷,基于激光或红外测距仪测距功能,提出了一种非接触式结构面产状测量方法,阐述了其测量技术原理和数学处理方法,提供了非接触式电子罗盘开发设想.以测距仪安置点为原点,以磁北方向为x轴正方向,建立右手空间笛卡尔直角坐标系;旋转测距仪使测量光束射至待测结构面的3个非共线点,分别记录每支测量光束的垂直旋转角、水平旋转角及测量距离;利用空间向量和几何投影关系定量描述待测结构面倾斜状态,计算出结构面的倾角、倾向和走向.新技术可以实现远距离或难以接触的结构面产状测量,可以有效避免矿物磁性对测量产生的误差,有力地推动了结构面产状测量技术向自动化、数字化方向发展.     

车载激光点云数据精度的提高方法

车载LiDAR系统是继机载LiDAR系统后的又一新型测绘方式,在数据采集和处理中有着自身独特的方法。以StreetMapper360系统采集的一段厦门环岛路数据为例,分析了车载LiDAR系统的主要误差来源,随后从激光点云的数据采集、GPS/IMU数据后处理、安装误差角检校与地面控制点调整4个方面讲述了改善车载激光点云数据精度的方法,最后用地面检查点验证了点云成果数据的精度。     

汽车车身曲面点云数据分割方法的研究

车身曲面是由多张曲面经过延伸、过度、裁剪拼接而成,直接对测量获得的车身密集点云数据进行曲面拟合非常困难,需要对点云数据进行区域分割.探讨了点云数据的常用分割方法,结合车身曲面特点,研究并实现了一种点云分割的算法-基于平面度的直接分割方法.该方法通过最小二乘拟合平面法矢量夹角的均方差值来搜索具有几何相似特性的连续曲面片,将不同性质的曲面片分块保存.并结合ATOS测量设备得到的车身曲面点云数据,给出不同的实例,证明了该方法的有效性.     

基于点云处理技术的汽车车身尺寸获取研究

我国处理交通事故的主要方法依然是手工测量,容易产生数据错误与丢失,且效率低下。激光扫描技术是一种以非接触方式快速获取扫描物体表面点云的数据获取技术,而目前我国还没有运用该技术进行交通事故现场数据获取的相关研究。提出一种利用汽车点云获取车身尺寸的方法,并结合车身曲面特点采用适合汽车点云数据预处理的点云处理算法,然后利用matlab软件编写程序获取车身尺寸,最后通过对比实际卷尺测量尺寸与计算所得尺寸,发现两者相差最大值为13 mm,说明该方法可行。     

基于双目便携式三维扫描技术 的小工件测量

在小工件测量上,传统的接触式测量方法测量速度慢、效率低,而非接触式测量方法中双目视觉测量法和线结构光法都存在一定的缺陷。采用双目视觉测量与线结构光法相结合的方法,对小工件进行了测量。利用两个CCD摄像头和一个激光发射器构成了一个双目视觉测量系统和两个完全对称的线结构光测量系统,通过双目视觉测量系统测量标志点空间坐标;并基于标志点位置的不变性匹配系统不同位姿,用线结构光法获得激光线上的点在当前世界坐标系下的三维坐标;并匹配到基准坐标系中,从而得到工件表面点在基准坐标系下的三维坐标,达到测量目的。试验结果表明,该方法弥补了双目视觉测量法对物体曲面测量效果不理想和线结构光法单次测量数据少,空间定位不便的缺点,具有操作简便,测量适用性强的特点,误差在1 mm以下。     

特定点与火炮回转轴的水平距离测量方法

为实现火炮上的特定点与火炮回转轴水平的距离测量,提出了系列基于测边网的测量方法。该系列方法是在测边网法测量火炮回转圆参数的基础上,将火炮上被测的特定点投影到测边网水平面上,通过测量水平面上特定点的投影点与回转圆上2个以上投影点之间的距离参数,便可解算出特定点的投影点相对坐标,从而计算出特定点与火炮回转轴的水平距离。根据距离参数冗余情况,这些方法被分为“非冗余法”和“冗余法”。“非冗余法”采用距离交会解算出特定点的投影点相对坐标。“冗余法”,首先,通过测边网条件平差的方法对所有测量参数值进行平差处理,得到各测量参数的平差值；其次,用平差值计算各点的相对坐标,并通过圆拟合得到火炮回转中心相对坐标；最后,计算水平面上特定点的投影点与火炮回转中心的距离。采用蒙特卡洛方法模拟的结果表明：在检测现场可实现的测量条件下,几种方式得到的测量误差都小于2 mm；随着测量条件的改变,“冗余测距法”始终比“非冗余测距法”的测量误差小。模拟结果说明新方法的可行性,为国家军用标准修订提供依据。