CT系统参数标定及成像研究与设计

CT系统除需要设备支持外,参数标定精度和成像模型对扫描效果具有显著影响.本文巧妙地利用模板与探测器的关系,寻找最佳标定位置,精确地对CT扫描系统进行参数标定,在此基础上,建立含有插值、滤波、局部搜索算法的CT介质成像优化模型,并列举实例进行图像重构模拟分析,最后利用逐差法设计更加精确的标定模板.     

基于卷积反投影的CT系统参数标定和成像模型

该文考察了电子计算机断层扫描(CT)系统的参数标定和未知样品的成像问题。基于标定模板的接收信息,建立了多个优化模型,并求解得到了模板的旋转角度、探测器间距和旋转中心,从而解决了CT系统的参数标定问题;采用傅立叶变换和卷积反投影法建立了介质吸收率重建模型,根据CT系统对X射线接收信息的数值,并结合已标定的参数,采用MATLAB编程求解,得到了未知介质的吸收率、形状和位置,解决了CT系统的参数标定和成像问题。     

光纤陀螺组件快速高精度标定方法

针对光纤陀螺组件标定周期长、程序复杂、参数重复性不好等问题,提出一种基于姿态误差的光纤陀螺组件快速、高精度标定方法.以最近一次的光纤陀螺标定参数作为初始值,在初始对准中估计陀螺漂移并对陀螺输出脉冲进行修正,推导标度因数误差和安装误差的标定误差与系统姿态误差之间的关系,以导航解算的姿态与转台提供的姿态之差作为观测量,设计光纤陀螺闭环标定路径,不断对标度因数和安装误差进行修正,并根据光纤陀螺器件精度和标定参数分辨率设计快速标定结束临界值ε.标定及导航实验结果表明:光纤陀螺组件快速、高精度标定方法可以完成3个标度因数和6个安装误差的计算,并大幅度提高系统定位精度.     

光纤捷联惯性测量组件在无安装基准时标定方法

为了提高光纤捷联惯性测量组件(IMU)在没有安装基准时的标定精度,推导IMU在存在安装误差时的精确测量模型,采用粗、精两级结合标定的方法进行标定. 粗标定采用传统的6位置标定编排,精标定按回归D最优原理设计了试验编排方案,并对测量模型参数进行带约束条件寻优,以粗标定的结果为寻优时的初值. 实验结果表明,该方法能准确估计出IMU在转台上的安装误差角及测量模型中的各参数项,达到了IMU安装时不需要调平和对准也能实现精确标定的目的. 经多次重复实验发现,"30位置"标定编排拟合误差最小,复相关系数最大,可作为系统的最佳标定方案.     

基于深度学习的井间地震CT初至自动拾取方法

井间地震CT方法能够有效探测岩溶等不良地质,而拾取地震波的初至对其反演结果至关重要.以往井间地震CT初至拾取通过手动标定,效率低,无法满足模型训练要求.本文基于人工源地震初至的时距特征,提出了一种基于深度学习的地震初至训练样本库快速标定方法.利用人工合成数据训练初始网络模型,采用少量人工标定实测数据进一步训练,基于该网络模型对未标定的井间地震实测数据剖面进行初至拾取,采用长短时窗比法修正曲线拟合结果,对仍不理想的拾取结果进行人工判别和改正,并将准确标定数据加入训练集,形成新的网络模型;通过迭代实现数据集再生成并获得后续阶段的网络模型.基于上述方法完成了80 000道数据的初至拾取,在充分训练后神经网络具备较高的拾取精度,采用3840组数据对该模型进行测试,发现预测结果与人工拾取结果对比的绝对误差值小于0.2ms的数据占91.8%,说明该方法是一种切实有效且高效的井间地震CT初至拾取方法.     

双偏振天气雷达雨区衰减测量偏差的修正

针对现有的测量雨区衰减方法受到标定局限性的限制,导致测量值存在偏差的问题,提出基于标定源的双偏振天气雷达雨区衰减测量偏差修正方法;安装双偏振天气雷达设备,并测量雨区衰减数据,以测量衰减数据为偏差修正的初始数据,分析测量偏差来源与类型;利用标定源对双偏振天气雷达设备进行标定,实现雨区衰减测量偏差修正.修正效果测试对比实验...     

CT系统参数校准与成像

CT系统在安装时存在旋转中心与旋转角度不准确的问题,这将大大影响成像质量.本文采用椭圆与圆形两个均匀介质对CT系统进行校准,通过理论分析给出旋转角度与旋转中心的校准公式以及成像方法,并通过实际数据对其进行验证,结果表明本文提出的校准公式与成像方法高效可靠,可用于CT系统.     

CT系统的参数标定及成像方法研究

该文利用X射线在介质中的衰减规律以及电子计算机断层扫描(CT)图像重建的相关知识,建立了CT参数标定的单目标拟合优化模型以及CT成像的滤波反投影图像重建模型。首先结合X射线在介质中的衰减规律以及Radon变换的相关理论,基于最小二乘原理建立单目标拟合优化模型。然后利用遗传算法对旋转中心点以及探测单元间距进行分组优化多次求解,求解结果基本收敛于同一数值。之后在标定的CT系统参数下,结合CT图像重建相关知识,运用傅里叶变换以及傅里叶切片定理,建立CT图像的滤波反投影图像重建模型。基于探测器单元的接收信息,求解图像重建模型得到正方形托盘上各个位置的吸收率信息,并构建介质在托盘上的位置和形状。最后通过对原数据信息进行图像重建并对比,验证了模型的可行性。     

光纤陀螺标定误差对舰船捷联惯导系统的影响

为降低船用光纤陀螺标定误差对捷联惯导系统的影响,有针对性地提高光纤陀螺各标定参数的精度,采用将光纤陀螺标度因数误差、安装误差和零位误差进行分离的方法,推导出光纤陀螺三种标定误差与舰船角速率误差之间的函数关系,将其分别代入舰船捷联惯导系统姿态误差方程进行误差分析.并将舰船摇摆运动下的导航误差与静止下的导航误差进行比较.研究结果表明:光纤陀螺零位误差等效于光纤陀螺漂移,舰船摇摆运动会激励光纤陀螺标度因数误差和安装误差的标定误差对系统的影响.     

CT系统参数标定及成像

本文主要讨论2017年全国大学生数学建模竞赛A题的CT系统参数标定及成像问题.首先,利用Radon变换滤波反投影,建立了CT图像重构模型,利用标定模板的吸收率推导出参数CT系统的中心位置、探测器单元距离和X射线方向,进而得到成像位置校正参数.然后,利用Beer-Lambert定律得到接收信息,衰减系数,吸收率之间的关系并对赛题附件所给两个未知物体的接收信息进行重构和校正,利用中值滤波和Wiener滤波得到清晰的图像和指定位置的吸收率.最后,讨论了现行的参数标定模板的准确性问题及误差产生原因,提出新的参数标定模板,并进行了不同条件下的重构实验,验证新模板的有效性.     

三维姿态测量系统的安装误差

研究了倾角仪相对于电荷耦合器件的倾斜安装误差的标定方法和补偿技术.运用旋转矩阵描述了传感器之间的相对位置关系,并由此定义了3个安装误差参数,通过旋转矩阵的复合变换推导了测角系统因倾斜安装倾角仪而造成的测量误差的表达式,采用蒙特卡罗方法分别分析了3个安装误差参数对系统测量误差的影响,最后给出了3个安装误差参数的标定方法并进行了基于高精度三轴转台的安装误差补偿实验.实验证明所提方法有效地减小了倾角仪的倾斜安装误差对角度测量的影响,使系统获得了更高的测量精度.     

一种基于级联滤波的手眼在线标定方法

在机器人末端关节处安装线结构光传感器可实现物体表面的非接触测量,针对该结构光测量机器人系统中的手眼标定问题,提出了一种基于级联滤波的在线标定方法.与以往先采集数据然后标定的离线方式不同,该方法在采集数据的同时可对手眼关系进行递归估计.首先对齐次标定方程AX=XB解耦展开,将展开后的子方程改写成状态空间模型,完成手眼关系级联滤波模型的建立.然后根据级联模型中子模型属性的不同,选择最适合的滤波方法,应用粒子滤波迭代估计手眼关系的旋转部分,用卡尔曼滤波实现平移向量的递推估计.实验表明了该方法的有效性,满足实际工程应用要求.     

采用单点源和螺旋轨道扫描标定MicroSPECT系统

为获得高品质图像,对显微单光子断层成像(MicroSPECT)的系统几何参数进行准确测定。提出了采用单点源和螺旋扫描轨道标定针孔MicroSPECT系统几何的方法,并通过数学推导证明了该方法可以获得唯一正确的标定结果。建立了5组不同参数的MicroSPECT系统模型,用Monte Carlo方法产生标定实验数据,并采用该方法分别进行了相应的标定实验。结果表明:对焦距的标定误差约为0.4mm,对其他长度量的标定误差约为0.1mm,对角度量的标定误差约为0.1°。该方法仅需单个点源即可完成系统标定,因而简化了标定实验步骤。     

基于CAN协议汽车动力转向系统标定的软件设计

由于汽车标定系统软件难以普遍适用于不同应用场景,按照国家标准,设计了一种基于CAN协议的动力转向系统方向盘角度标定诊断软件.根据通信协议类型配置初始参数,建立诊断设备与汽车ECU之间的数据通信连接,再对汽车ECU进行数据采样并对采样数据进行分析提取,建立标定模拟数据库,通过设计标定功能函数运行程序,最终实现诊断仪标定功...     

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。     

半球谐振陀螺平台惯导系统自标定方法研究

半球谐振陀螺作为一种新型固态陀螺,已开始应用于平台惯导系统。本文从HRG完整误差模型出发推导其应用于平台惯导系统时的简化误差模型。在此基础上,设计了一种7位置HRG平台惯导系统自标定方法,能够在没有方位基准条件下标定出HRG平台惯导系统包括初始方位角和陀螺安装误差在内的19项误差系数。仿真结果表明,该自标定方法标定时间短,具有较好的精度。     

农机动力参数微机辅助标定测试系统的开发与应用

开发了一套农机动力参数微机辅助标定测试系统，利用此系统可进行试验数据的自动采集与处理，得到机械标定系数；同时简要介绍了自行开发的数据处理软件。     

面向结构光三维测量的两轴转台标定

提出了一种基于结构光测量数据的两轴转台标定新方法.在转台绕摆动轴转动过程中对按一定布局固定在转台上的2个标定球进行不同视角测量,通过数据分割得到每个球的数据并计算其球心,采用2个标定球球心所在圆的圆心精确标定了转台摆动轴轴线;同理,可以标定出转动轴的初始轴线.通过计算得到转动轴在任意视角的方位,从而精确标定了两轴转台的位姿,实现了多视测量数据在线自动拼合,提高了数据拼合的精度.实验证明,所提出的标定方法简单、高效,并适用于其他转台测量系统.     

一种基于双平行平面的激光雷达和摄像机标定方法

针对单线激光雷达和摄像头的外参数估计问题,提出一种基于双平行平面的标定方法,标定过程分为单传感器相对车体位姿的标定和多传感器联合标定2个部分.利用激光雷达在双平行的平面标定板上的扫描信息,获取激光雷达相对于车体的俯仰角度和偏转角度;通过黑白棋盘格获取摄像头相对于车体的姿态外参数;最后综合前两步的结果和两种传感器在车体的精确安装位置,对激光雷达、摄像头和车体进行联合标定.本文提出的方法只要让标定物放置于车体正前方,采集一次数据就能满足整个标定过程,实现多个传感器的联合标定.实验结果表明,该方法的标定精度较高,简单实用.     

基于XCP协议的混合动力车多电控单元标定系统

针对混合动力车多电控单元的开发,结合新一代的车用监测标定协议XCP,设计了基于控制局域网(CAN)总线的多电控单元标定系统.对CAN信号进行了高频信号过滤处理,保证了CAN信号的清晰.通过给各个节点设置站地址,并以CAN数据帧ID中的源地址和目标地址为过滤条件,设置了屏蔽寄存器,实现了各个节点对CAN数据帧的准确接收.在此基础上设计了标定系统主从节点的XCP驱动程序.实例证明,该标定系统实现了多节点对话,可同时完成对多个电控单元的标定任务,提高标定效率,缩短混合动力车多电控单元的开发周期.