椭圆形构件变形测量的数据处理

椭圆形构件由多个刚体管片组成，其变形量可表示为单个管片两端点相对椭圆的位移量．定义仪器中心为测量坐标系原点，椭圆圆心为椭圆坐标系原点．在测量坐标系内，根据多个观测点坐标拟合椭圆方程，得到椭圆相对测量系统的平移旋转参数．将观测点坐标由测量系转换为椭圆坐标．在椭圆系中，求解各管片相对拟合椭圆的平移和旋转参数．最后，通过计算管片端点相对拟合椭圆的位移量得到管片变形量．实际数据处理结果表明，本方法可行．     

基于激光点云的隧道中心线自动提取算法

目的提出一种基于三维激光点云数据的隧道中心线自动提取方法,解决地铁盾构隧道中心线提取困难、精度低的问题.方法利用共有点坐标换算完成扫描仪坐标系和隧道工程坐标系的统一;截取一定厚度的隧道平面切片,并对切片点云去噪、滤波、投影,得到断面点云;通过改进的最小二乘椭圆拟合法,无需对所有断面点云拟合即可解算出精确的椭圆方程和该断面的中心点,利用二次样条曲线插值得出隧道中心线.结果通过对FARO FOCUS 3D X330获取的地铁隧道点云数据进行实验,笔者提出的方法能快速拟合出隧道断面,自动提取隧道中心线误差小于2.01 mm.结论该算法解决了以往隧道中心线提取方法速度缓慢且精度较差的缺陷,能对隧道施工以及隧道变形检测提供指导和借鉴.     

误差均衡立体五基元超短基线水声定位

采用单平面基阵进行超短基线水声定位,当声源俯仰角接近基阵平面,会导致定位误差增加。为解决该问题,提出了基于空间五基元立体基阵子阵误差均衡的定位方法。该方法将空间立体基阵划分为正交的三基元子阵,在各子阵局部坐标系中分别解算定位结果,通过坐标变换将子阵局部坐标系转化为立体阵全局坐标;最终定位数据时,根据原局部坐标系下解算结果与理论结果的误差大小进行加权,对全局坐标系下的数据加权平均。MATLAB的仿真表明:该方法可实现空间立体基阵全空间方位目标声源的定位解算,定位精度比单一基阵面提高4倍以上;并解决了声源目标俯仰角接近单基阵平面时,定位精度误差急剧增大的问题,使整个定位空间内的定位结果误差变化均衡。     

CPIII平面控制网数据处理方法的研究

目的为了能够精确计算CPIII平面控制点坐标的最优估计值并评定其精度,提出一种CPIII平面控制网的数据处理方法.方法以各测站点为原点,计算各测站上所有观测点坐标;采用相邻测站同名观测点坐标计算四参数,将相邻测站观测点坐标统一到假定坐标系统下;采用CPI和CPII已知坐标和假定坐标再次计算四参数,计算所有观测点概略坐标;利用间接平差的方法求得CPIII控制点的近似坐标,并进行精度评定.结果以武广客运专线中某8 km平面控制网为例,计算84个CPIII控制点间接平差后坐标,最弱点的点位精度为0.000 92 m,所有CPIII网的点位精度达到±0.001 m.结论该数据处理方法能够精确计算CPIII平面控制点坐标并评定其精度,满足CPIII平面控制网数据处理要求.     

关于椭球面的平截线的探讨

利用坐标变换把平面方程化成新坐标系下的某一坐标平面的方程,从而把一般的平截线转化为新坐标系下的坐标平面截线,而椭球面的坐标平面截线知识是熟知的,这样问题便得以解决.     

中学数学几种新增坐标系的构造及其应用

鉴于新课程高中数学增加了空间直角坐标系、极坐标系和球坐标系,就这几个坐标系的构造方法、点与坐标的对应关系分别进行了阐述,并对如下问题归纳出一般结果:利用空间向量解决立体几何中的线、面关系、空间角和空间距离的计算;利用极坐标表达直线、圆、圆锥曲线等平面曲线的方程;构建地理坐标系并得到球坐标系与地理坐标系两种坐标的换算关系.     

基于圆形特征点的非线性相机标定方法

针对高精度标定板制作困难费用高的问题,提出了一种快速简易的相机标定方法。用数码相机对一张具有不同大小圆形特征点的标定表绕着光轴旋转拍摄几幅图像,利用亚像素边缘轮廓检测算法检测图像中的轮廓;采用最小二乘椭圆拟合方法得到亚像素椭圆中心坐标,用稳定的图像点与空间点的对应算法确定图像点与空间点的对应,计算过程中对所求参数进行了非线性优化。实验表明,重投影平均误差在0．2个像素以下,证明了该方法的可行性和较高的标定精度。     

曲线坐标下多孔材料模型特征值问题的二阶双尺度分析与计算

本文研究了一般曲线坐标系中具有拟周期孔洞结构的椭圆特征值问题. 通过坐标变换,本文在具有周期结构的曲线坐标系中重建了特征值方程. 然后利用二阶双尺度渐近展开方法给出了曲线坐标下特征值和对应特征函数的二阶双尺度渐近展开表达式. 并给出了相应的有限元计算方法,数值实验表明,二阶双尺度方法在解决复杂结构多孔材料模型特征值问题的有效性.     

椭圆形零件的坐标测量法

指出文献［１］中所述方法未解决精确求解坐标系内任意位置椭圆的对称中心及长、短轴问题，分析了该算法的误差成因及局限性，提出改进的算法。提出一种新的算法，得到了求任意位置椭圆参数的方法。     

曲线坐标下多孔材料模型特征值问题的二阶双尺度计算方法

本文研究了一般曲线坐标系中具有拟周期孔洞结构的椭圆特征值问题.通过坐标变换,本文在具有周期结构的曲线坐标系中重建了特征值方程,然后利用二阶双尺度渐近展开方法给出了曲线坐标下特征值和对应特征函数的二阶双尺度渐近展开表达式,给出了相应的有限元计算方法.数值实验表明,二阶双尺度方法在解决复杂结构多孔材料模型特征值问题的有效性...     

一种基于虚拟实景空间的测量与定位方法

为了增强测量与定位操作的直观性和方便性,文章提出了基于虚拟实景空间的测量与定位方法。首先将二维屏幕坐标转换为对应的单幅图像坐标,基于约束条件,利用单目视觉技术得到摄像机坐标系坐标,实现3种情况下的边长测量;已知前后位置的经纬度值,确定摄像机前进方向,利用摄像机坐标系坐标经计算得到目标的经纬度值,实现目标的定位。实验结果表明,该方法可以对物体进行有效的测量和定位,满足实际应用要求。     

基于插值细分的机械臂手眼标定算法

由于固定视点下的工作平面大、相机畸变明显且采集环境复杂,机械臂与相机之间坐标耦合的标定精度不够,为解决该问题,提出一种对图像坐标系与机械臂基坐标系进行直接标定的方法.该方法通过对采集到的标定点进行插值细分拟合畸变曲线来消除相机畸变,构建图像坐标系与机械臂基坐标系的直接转换关系.该方法规避了传统算法中过度依赖相机位姿矫正、畸变矫正等算法导致的误差问题,实现了平均误差在1mm以内的高效率、高精度手眼标定.     

基于Levenberg-Marquardt算法的非量测数码相机影像纠正

根据物方空间的三维直线中心投影到像片平面上也应该是一条直线这一约束条件,首先提取出原始图像中的畸变直线;然后利用畸变模型对其进行畸变纠正,使其满足直线约束条件;最后采用Levenberg-Marquardt算法对非线性方程组进行求解,解出约束优化条件的最佳畸变参数和像主点坐标,并完成对原始影像的纠正。实验结果证明该方法简单快捷,具有较强的实用性。     

基于车牌照模型的大地坐标系下车辆精确定位

为了对车辆位置进行快速准确定位,提出了一种基于车牌照模型来获取大地坐标系下车辆精确位置的方法。首先通过离线标定的摄像机参数,推导图像平面与道路平面之间的坐标转换关系;然后对感兴趣区域内的车辆进行身份识别,根据车牌照宽度和高度已知,以及车牌照平面与道路平面垂直的约束条件,建立车牌照模型来对车辆进行精确定位;最后引入东北天坐标系来实现车辆定位结果从图像坐标系到大地坐标系的转换。实验结果表明该方法能对车辆位置进行快速精确定位。     

基于凸壳理论的监控摄像头部分遮挡场景下火焰定位方法

利用视频分析技术开展火焰定位对火灾事故调查意义重大。为解决实际火灾中监控摄像头部分遮挡场景下起火部位难以确定的问题,该文基于凸壳理论研究了此场景下火焰定位方法。利用油盘火模拟室内火灾现场,布置彩色电荷耦合器件(CCD)摄像头使之被部分遮挡,收集火灾现场监控视频进行分析。首先利用火灾现场监控摄像头收集火焰视频并进行预处理;其次利用凸壳算法计算火焰中心的像素坐标;最后基于单目视觉原理,利用世界坐标系和成像平面坐标系的矩阵变换关系,定量计算出起火部位与监控摄像头的相对位置。实验结果表明:针对监控摄像头部分遮挡场景建立的基于凸壳理论和单目视觉原理的火焰定位方法,可以较好地实现起火部位的快速定位,为火灾事故调查工作的顺利开展提供了有力的工具。     

一种新的三维CT扫描系统投影坐标原点的高精度测量方法

针对实际的三维CT扫描成像系统射线源焦点和探测器成像面的位置不能直接测量的问题,提出了一种简单易行的投影坐标系原点位置精确测量方法.利用双圆目标体二次成像获得的DR(Digital Radiography)图像,配合图像、图形处理方法和最小二乘拟合技术求取不同成像位置下的目标体圆心投影坐标,然后求解方程组得到投影坐标系的原点坐标.实验结果表明,所提出方法的测量精度达到了实际扫描系统的重建要求,并且实现简单、具有较强的抗噪能力.     

飞行机器人电塔巡检视频关键帧提取预处理

针对架空输电线路飞行机器人巡检视频的关键帧提取问题,提出了一种地理信息、导航数据、航拍数据和相机参数相结合的关键帧提取预处理方法.首先通过将地理坐标系中的坐标转化到空间直角坐标系中,对地理信息进行处理;其次通过空间直角坐标系中的坐标转化成图像坐标系中的坐标,确定巡检目标在图像中的位置;最后通过判断巡检目标在图像坐标系下的位置以确定图像是否可以作为关键帧的候选帧.实验结果表明:提出的预处理方法在不降低从视频中提取出来的关键帧准确度前提下,减少了图像层面上的计算量,缩短了关键帧提取时间.     

弧搜索内点算法

利用弧搜索内点算法对线性规划问题进行求解, 得到该算法的多项式复杂度为O(n^3/4L). 该算法在中心路径的一个宽邻域内, 沿椭圆近似寻找线性规划的最优解. 数值实验表明了该算法的有效性.     

基于改进半监督局部保持投影算法的故障诊断

为解决在少量标记样本的条件下故障诊断困难的问题,提出一种基于改进半监督局部保持投影(ISS-LPP)的故障诊断方法。ISS-LPP算法利用部分标记样本的标签信息调整原始特征空间中样本间的权值矩阵,并根据所有样本在特征空间的分布情况自适应的调整邻域参数,寻找数据的低维本质流形,得到原始特征空间样本数据的低维特征向量和投影转换矩阵。以得到的低维特征向量为输入,建立分类器,识别和判断故障类型。将ISS-LPP算法应用于滚动轴承的故障诊断。实验结果表明:该方法能够在标记样本较少时,提高轴承的故障诊断精度。     

压应力下脆性椭圆型裂纹的断裂规律

以张型斜裂纹为模型,用理论与实验相结合的方法,研究了脆性材料椭圆裂纹在压应力作用下的断裂规律.采用含不同钝化度和处在不同倾角上的中心预制裂纹的石膏试件为实验对象,该试件受单向压缩加载作用;理论上,采用平面裂纹问题在椭圆坐标下的应力场复变函数解答,并依据最大拉应力破坏准则,对该解进行了分析,指出了传统观点认为裂纹开裂总是出现在尖端附近的局限性,并给出了考虑裂纹几何效应的临界压应力关系.研究结果表明在非闭合条件下,椭圆裂纹的开裂位置和开裂角都不是一个常数,而是随着裂纹倾角和裂纹钝化程度的变化而变化;理论分析结果与实验结果基本吻合,从而证明了实验分析与理论分析是正确的.