基于遗传算法和最近点迭代法的多视角数据配准

针对复杂零件多视角下测量的数据,最近点迭代法（ICP）对两个点云相对初始位置不能相差太远的要求,提出了一种初始对齐和精配准相结合的方法来进行测量数据的配准,通过简单易行的各视角点群形心的坐标变换进行初始对齐,以提高遗传算法（GA）二次配准的寻优速度,再利用ICP实现快速的精确配准,具有更高的可靠性和稳定性.     

基于遗传算法和四元数法的曲面线扫描数据的配准

利用扫描线已知的部分几何拓扑信息,根据重叠区域中相应扫描线上采样点的主曲率差值的平方和来表达扫描线的相似度.运用遗传算法自动识别重叠区域,并通过四元数法直接计算点集的坐标变换矩阵.最后通过实验验证了该方法的有效性.     

基于M估计的稳健配准

在计算机视觉和逆向工程领域,数字化测量数据与其CAD模型间的配准是一个值得研究的问题.基于3个基准点的对齐方法实现数字化测量数据与CAD模型的粗配准,使得变换后的测量数据与CAD模型比较接近,再通过M估计来实现稳健配准,这可以去除原始测量数据中的不好数据,同时较快地获得模型变换并实现精确配准.试验结果表明,该算法能很好地实现点集与三维模型间的配准.     

逆向工程中点云数据与CAD数模的配准

提出了一种基于逆向工程的三维测量点云数据与CAD数模配准算法,该算法分两个步骤,即粗配准和精配准。粗配准采用主方向重合法来缩小三维测量点云数据与CAD数模的平移错位和旋转错位;精配准采用四元数法在粗配准的基础上使二者更为精准地重合在一起。该算法已通过VC 代码进行实现,结果表明这种方法能较好地使二者配准。     

模式识别在多视角下数据拼接中的应用

针对传统三点定位法在数据配准中使用的局限性，提出了将模式识别中的相似性理论应用在多视角下数据拼接中的新方法．首先，在数据重叠区域内用梯度法搜索曲率极值点，然后在已经获得的曲率极值点中，根据模式识别中的灰度相似性原则确定特征点，最后根据对应的特征点进行配准．将该算法应用在水轮机叶片毛坯的测量数据配准中，结果表明，它可实现空间曲面的多视角测量及后序多片数据的拼接，具有速度快、精度高、可操作性强等特点，而且算法不受零件材质和形状的限制，通用性较强．     

点云数据的自动配准算法研究

针对传统ICP(Iterative Closest Points)配准算法计算量大、收敛速度慢且要求待配准的两片点云数据重合程度较高的问题提出了一种改进方法:首先基于均匀采样法精简点云数据;其次采用Kd-Tree算法查找最近点并基于距离阈值剔除错误匹配点;接着优化目标误差函数,计算点到切平面的距离;最后采用多角度的全局配准方法将两片重合程度最小的点云较好地配准在一起.通过对比实验,验证了本文的改进型ICP算法在运行时间和配准精度上都对传统的ICP算法做出了较大改进,取得了较好的配准效果.     

点云初始配准的优化求解算法

针对基于对应点匹配的点云配准算法过于依赖点云初始位置并且配准效率较低的问题,提出一种基于序列图像运动法重建的点云初始配准算法。首先,根据透视投影原理对相机在点云局部坐标系中的位置进行定位,获取将点云变换到对应相机坐标系的变换矩阵;然后,以图像特征点及其对应的匹配点作为同名点,通过重建序列图像对相机外参数进行全局优化;最后,根据推导的初始配准公式快速实现点云初始配准。实例验证结果表明,该初始配准算法对点云的初始位置无严格要求,能以较小的计算量获取近似全局最优的点云初始配准结果;将初始配准参数作为迭代最近点算法的初始值,可有效提高迭代最近点算法配准的稳健性,计算效率提高了30%以上。     

空间点集配准算法研究

研究不同坐标系下空间点集的配准算法.所提出的算法分为粗配准和精配准两个阶段.粗配准是利用主成分分析方法对每个点集计算其3个主轴.然后通过空间变换将两个点集的主轴一一对应,使得两个点集大致对齐.精配准利用改进后的最近点迭代方法对两个点集进行局部优化,最终达到初始方向相差较大的两组点集在同一坐标系下的精确配准.模型实验验证了该方法的有效性和精度.实验结果表明,算法通过粗配准有效地将两组点集的主轴对齐,同时,精配准对粗配准的结果进一步优化,使得初始方向相差较大的点集间实现精确配准,提高了配准的精度.     

基于加权运动平均的多视角点云鲁棒配准方法

本文提出一种基于加权运动平均的多视角点云配准方法,有效提高了多视角点云配准的效率和精度.首先,通过双视角点云配准算法得到点集的相对运动集;提出一种分层渐进式点云配准初值确定方法,该方法计算运动关系图中三视匹配元一致性度量,逐步挑选最为可靠的匹配元进行顶点初值化与顶点扩展,有效避免了因所选初值与真值偏差较大导致加权运动平均效果不佳的问题;依据上述方法确定配准初值,并根据该初值判断双视角匹配结果的可靠性,以剔除相对运动集内包含的外点,最后将剔除外点后的原始相对运动集的内点子集作为加权运动平均算法输入的相对运动集.以斯坦福公开数据集为对象开展了对比实验,基于双视角配准算法分别获得了4个测试点集在30%、25%和20%双视角点云重叠率阈值下的双视角配准结果,共形成12组相对运动集.其中,相对运动集误差随重叠率阈值的下降逐渐增加.所提方法在12组运动集上均获得了最佳的配准结果,证明了本文所提出方法在提高加权运动平均方法计算精度与效率方面的有效性.此外,当运动集包含大量外点时,采用本文所提方法仍能获得较为准确的配准结果,证明了本文所提方法的强鲁棒性.     

基于统计模型的生物数据复原配准算法比较

目的 研究适于生物数据复原的配准方法 .方法 使用3种常用的配准算法对原始训练样本集进行配准,构建样本的AsM模型,在此基础上进行数据复原,评价不同配准算法下的数据复原效果.结果 三维权值配准法在进行器官复原上效果优于其他算法.结论 该算法适用于进行形状相似度高的生物模型配准.     

基于实数编码的多种群遗传算法的点云配准

针对不同视角下测量的点云在配准时计算量大、速度慢的缺点,提出了一种基于实数编码的多种群遗传算法的配准方法,可以克服标准遗传算法速度慢、精度差的缺点,有效地提高全局搜索能力,实验结果表明:实数编码的多种群遗传算法能够快速获得较好的配准结果,以此结果作为初始位置进行最近点迭代法配准,能迅速达到所要求的精度,获得理想的配准效果。     

多传感器集成测量系统的数据对齐方法研究

反求工程中,多传感器集成测量系统对于提高实物数字化的效率和精度有着重要意义。本文对多传感器集成测量系统中不同数字化方式所获数据的对齐和融合进行了研究,并提出了一种不依靠简单几何体作为基准的自动对齐算法。该算法首先通过计算点集曲率来辅助选取3对近似对应点,求解坐标变换矩阵实现初始对齐;然后对非接触扫描点云进行三角剖分,以接触式测量所获点集向对应三角片的投影寻找对应点,然后进行坐标变换迭代求解,从而实现了不存在对应点的点集之间的对齐;最后包围盒求交法实现了数据的融合。实验结果表明,该算法行之有效,运行效果良好。     

基于空间结构约束的改进迭代最近点影像配准

提出了一种改进的基于空间结构约束的迭代最近点(ICP)影像配准方法.该方法通过结合特征点的空间结构相似性和特征相似性获得特征点的匹配矩阵,其中特征相似性通过特征点的局部特征描述算子进行计算,空间相似性则通过特征点的空间位置进行计算.特征点之间的空间结构相似性不仅包括了对应特征点之间的空间距离,还包含了特征点到邻近特征点的空间距离.在匹配过程中,分别从参考影像和待配准影像的角度出发,实现了匹配的对称性处理.通过对具有不同影像特征的真实遥感影像进行实验,结果表明该算法具有较高的配准精度.     

利用三维激光扫描数据和KNNS-ICP算法进行变形分析

利用KNNS-ICP算法对扫描物体的变形量进行分析,提取目标物变形量的6个参数,即3个旋转变量和3个平移变量,充分利用了扫描点云中的几何信息,通过对目标物点云的整体分析来提取变形量,避免了利用单点进行变形分析的偶然性.ICP算法主要从不同目标物点云数据的获取、变形前和变形后点云的整体配准、对全局配准后的每个目标物点云进行局部匹配来获取变形量等3个阶段来进行.通过理想状况下的实验模型及非理想状况下的实验模型进行实例分析,论证了利用该方法进行变形监测的可行性.     

Weibull分布在完全数据条件下的参数估计

在完全数据条件下对Weibull分布,分别使用Newton-Raphson算法、CM算法进行完全数据Weibull分布参数的极大似然估计计算,并且在得到相应的迭代公式后,进行随机模拟,从模拟结果来分析这两种算法在处理Weibull分布参数的极大似然估计的优良性.     

数据广播中基于访问记录的数据替换算法

非对称通信环境下,服务器数据广播是一种比较实用的技术,而其移动客户端cache的管理,由于移动环境的限制,传统的LRU算法和理想的LIX算法都存在缺陷。提州了一种基于历史访问记录的数据替换算法。其中,无向概率图上的筛选过程．算法简单,复杂度小。试验表明,此算法明显改善cache命中率和平均响应时间。     

基于三点法和ICP算法的手术导航系统患者配准

为提升手术导航系统的患者配准精度和操作效率,提出一种将三点法与迭代最近点(iterative closest point,ICP)算法相结合的配准策略.首先,定义患者配准问题,并介绍术前和术中数据获取方法;然后,以光学定位标记球心为患者空间与图像空间的共同特征,并利用三点法完成初始配准;最后,以经初始映射后的患者点云中各点为球心,建立半径为r的球形区域,并仅保留位于该区域内的图像点云以实现抽样,再利用改进ICP算法对两片点云执行精确配准.实验结果表明,采用所提方法对猪股骨和猪髂骨执行配准的平均误差分别为(0.83±0.10)mm和(0.86±0.09)mm,其精度和稳定性均优于传统ICP算法,且具备高效、易操作的特点以及潜在的临床应用价值.     

不同应力状态下弹塑性材料动态起裂韧度的实验研究

由一维实验原理，利用冲击拉伸实验装置对周边切口的Lyl2cz铝合金短圆柱试件进行冲击拉伸加载，并推广Rice远场J积分公式，由试件两端的平均载荷—相对位移曲线来计算J积分，用起裂点处的J积分来表征弹塑性材料的动态起裂韧度JID，初步形成了一套平面应变型弹塑性材料动态起裂韧度的表征与测试方法．实验所获得的动态起裂韧度JID是与试件尺寸无关的材料常数，且比平面应力状态下的动态起裂韧度低，结果的离散性也很小．实验结果表明，该实验和测试方法比较合理可靠．