从光流场计算刚体运动参数

本文研究了从单帧图象光流场恢复观察者相对于周围环境运动参数的计算问题,证明了分别至少需要两个光流点才能唯一地确定纯平移和纯旋转的平移方向和旋转参数。而至少需要八个光流点才能唯一地决定一般运动的平移方向和旋转参数。与已有算法相比,本文的算法简单且易于理解。本文同时分析了平移方向和旋转参数的几何意义,提出了一种利用光流点判别观察者运动形式的简单方法。     

一种动态场景的三维重建方法

从图像恢复物体可见表面的三维形状简称3D重构,它是三维计算机视觉中重要研究方向．本文讨论变参数摄像机模型下动态场景的三维重构．主要实现场号中除存在平移运动的物体外,还至少存在三个以上的作独立（一般）刚体运动物体的三维重建．实验表明,本文所提的算法是可行的,并且具有一定的鲁棒性．     

三维刚体装配约束求解问题研究

三维装配约束求解是三维计算机辅助设计系统的核心技术之一。根据装配设计的实际需求,对基本装配约束的构成及约束度进行了分析,对约束组合基本类型为3D3A型和4D2A型的两个刚体的装配问题进行了研究,采用基于吴消元法的符号计算方法给出了装配约束及实数解参数有效范围的求解方法,并用实例验证了方法的有效性。     

三维机织几何结构的数值表征

推荐一种利用一组数值型参数来定量表征三维机织几何结构的方法。在给定的几何约束和加工约束条件下，由4种纱线系统组成的三雏机织几何结构可用9个结构参数予以数值表征。根据贯穿或分层的角联接结和正交接结的几何特征，分别建立了与之对应的结构参数以及参数间的联系。进一步的研究表明，对于角联接结的三维机织几何结构，9个结构参数中仅有4个是独立的；而对于正交接结的三维机织几何结构，独立的结构参数为5个。一旦确定了独立的结构参数，三维机织几何结构就能被确定；反之，只要织物几何结构已知，则与之相对应的结构参数也就确定了。这里所推荐的数值表征方法可用于三维机织几何结构的设计，如根据三维机织复合材料的性能要求确定各取向纤维的分布等，从而为建立一种具有普适意义的三维机织结构几何模型提供了前提条件，同时也为三雏机织复合材料力学性能的设计提供了统一的设计平台。     

基于主动视觉的结构光手眼系统自标定方法

为实现结构光手眼系统的标定,提出一种基于主动视觉的结构光手眼系统自标定技术。该标定技术无需使用特制靶标,只需场景中三个特征点,通过控制机器人进行四次线性无关的平移运动和两次带旋转运动,即可实现结构光手眼系统的标定。四次非线性相关的平移运动标定摄像机内参数和手眼矩阵旋转部分,两次带旋转标定手眼矩阵的平移部分,两次带旋转运动中提取的两激光条,结合特征点所在平面信息,标定光平面方程。实验结果表明,三维数据测量精度可达到±1.32mm,平面特征点间的长度测量误差为±0.73 mm;该标定方法简单,特征选取容易,对结构光手眼系统的实际工业现场使用有重要意义。     

加强三维转动意识训练提高人体运动机能

人体和刚体一样在空间可作三维运动．三维运动的物体有3个相互垂直的运动轴,有6个自由度．沿3个轴可作三个方向的直线运动,也可绕三轴转动或旋转．但在人体下支撑时三个轴直线方向的运动受到约束,可作三轴的转动或旋转,称为人体三维转动．三维转动是人体的运动技能,是人体运动时气血循环体液代谢的基础,也是人体一种运动规律．人体运动通过三维转动调动大群肌肉产生动力,又以转动的形式传递作功．体育运动时由于高速度大负荷约束了人体平时的运动条件,在约束力作用下人体三维转动必须经过训练才能完成,三维转动训练可提高人体运动机能．     

三维Minkowski空间中的平移曲面

在三维Minkowski空间中,存在类空、类时和类光三种向量,选取这三种向量中的任意两种作为两个平移方向,可以将平移曲面分为六类.在伪正交标架下,选取一种新的度量形式,对沿两个类光方向平移的平移Weingarten曲面进行了研究.首先,根据微分几何中的基本知识,得到了该种度量形式下的平移曲面的第一、第二基本形式以及高斯曲率和平均曲率;然后,主要利用高斯曲率和平均曲率之间的线性关系和平方关系,得到了这类平移曲面的分类定理.     

几何约束系统中参数有效范围的算法研究

针对几何约束系统设计过程中经常遇到的参数驱动失败问题,提出参数有效取值范围的求解算法。以包含距离约束和角度约束的二维尺规构造几何约束系统为例,分析并总结所有可能的六种三角形刚体类型。识别与所求参数无关的刚体,通过刚体变换算法减小几何约束系统的求解规模。应用实例表明,刚体变换算法可以有效简化几何约束系统,提高算法求解效率。     

六维位移测试传感器的研究

研究刚体多维位移测试传感器的结构和工作原理。方法采用３个半导体激光器和３个二维光电器器件构成传感器。激光器固定在被测体上,由光电器件确定３个光点在投影屏幕上的位置,经过数学运算,得到 刚体的多维位移。     

基于正十二边行平面模板的摄象机自标定

给出一种基于平面模板摄象机自定标的新算法。它利用正十二边形模板在象平面上的投影 ,求解出圆环点 ,然后根据圆环点的性质确定两个关于摄象机内参数线性约束方程。通过摄象机作三次以上的运动参数未知的刚体运动 ,可确定摄象机的内参数。本方法对摄象机的运动没有约束 ,且平面模板易于制作。模拟实验和真实图象实验也表明 ,本方法具有很好的鲁棒性。     

基于光流法的篮球图像运动块差异自主检测方法

为了解决传统方法在人群密集遮挡情况下无法满足检测要求,以及针对正常运动块的加速度改变,容易误检测为差异运动块的问题,通过光流法研究篮球图像运动块差异自主检测问题。分析光流法方程,通过篮球图像序列中像素强度数据的时域改变与相关性判断运动块像素的变化。通过码本模型对篮球图像前景位置进行提取,避免人群遮挡干扰,在前景位置处找到特征点。获取目标特征点后,通过光流法对运动块进行跟踪,针对全部能够被跟踪的运动块,引入光流运动方向数据;把光流运动方向在相同角度区间中的特征点当成一组数据完成归一化处理,降低对正常运动块的误判断,增强检测精度。对各区间中光流加速度进行高斯滤波处理,把各角度区间加速度累加,将其当成篮球图像加速度,设定累积加速度阈值,在图像块累积加速度高于设定阈值的情况下,认为出现差异情况。结果表明,所提方法能够检测遮挡背景下篮球图像运动块差异,NMI与LODF值均较大。说明所提方法满足遮挡情况下运动块差异检测要求,检测结果准确,不容易出现误检测现象。     

不同血管条件下的血管机器人外流场对比分析

采用流固耦合技术,对比弹性血管和刚性血管对血管机器人外流场参数,为血管机器人外结构参数设计提供参考．对比分析发现,刚性壁模型中的血液压力比弹性壁模型的变化幅度大,在刚性壁模型中,下游形成一个速度较高的回流区域;而弹性壁模型中,下游分离成两速度较高区域．刚性壁模型对血液的扰动强度高一些,且幅度略大,而弹性壁模型的壁面剪切应力变化范围比刚性壁模型的略大．     

平面图形加速度的一种几何解法

对于一类刚体平面运动的加速度问题,通过所构建的平面图形上一点加速度矢量多边形图,用几何法求解图形角加速度及该点的线加速度,用实例与通常采用的投影法进行计算和比较,说明更加直观简便,亦可以直接由这种方法推导出的公式计算得到,而不必做出加速度矢量多边形图,此方法可作为投影法的深化和补充。     

出弹平台进给系统刚柔耦合动力学建模与仿真

出弹平台进给系统属于高速进给,急启急止系统,因此能否实现高加速度、高速度以及良好的进给驱动性能是设计的关键所在。通过刚体动力学理论计算出出弹平台伺服进给系统的机电参数,运用ADAMS软件建立多刚体虚拟样机模型对机电参数和伺服电机的选型进行校验,并通过ANSYS和ADAMS软件建立进给系统的刚-柔耦合动力学模型,分析刚性体和柔性体情况下模型的输出参数,得出传动误差。仿真分析结果解决了进给系统机电参数和性能匹配的问题。     

路面类型对能耗和排放影响研究

研究了路面类型对能耗和排放的影响。结果表明:刚性和柔性路面之间在燃油消耗和气体排放方面存在巨大的差异,尤其是在道路设计使用年限内能耗和排放总量上的差别更大。同时,建议将能耗和排放列入到道路生命周期成本分析中。选择刚性和柔性两种类型的城市道路,以及恒速和加速行驶两种行驶模式作为对比研究。测试数据显示:在显著水平为10%的统计数据下,刚性路面试验段的燃油消耗率要比柔性路面低;而在加速模式下,尽管刚性路面的燃油消耗也是较低,但从统计数据上看并不明显。以陕西省城市道路为例,以年度燃油消耗的总量来评估不同路面类型的年度二氧化碳排放总量。在相同的驾驶条件下(48 km/h),刚性路面每年可以节省大约5.8亿升的燃料,同时减少排放将近62万公吨的二氧化碳。     

在SPECT上取得人体透射图像的方法

为使人体对γ射线的衰减造成核医学影像的失真和定量误差得到校正 ,在用于发射成像的单光子发射断层扫描机 (SPECT)上安装偏置的线源和平行缝准直器 ,可以获得倾斜的扇形束透射投影。这项构想在三探头 SPECT系统上进行了实验 ,取得了清晰的透射投影。使用 3种方法重建出衰减系数分布图 ,证明倾斜扇形束投影作 36 0°扫描能解决数据截断的问题 ,为这种特殊的投影几何结构推导的公式能够准确地重建出断层图像     

背景运动估计与动目标检测

本文介绍了从运动背景中检测多个运动目标的技术,首先利用光流估算法估计背景运动速度,再通过估计值对运动背景进行补偿校正,对经补偿后的差分图像,本文统计其分布规律,设计最佳分割阀值进行图像分割,在滤去噪声之后通过识别连通域检测出多个运动目标。     

刚体-流体耦合运动的浸入边界法研究

为避免复杂贴体网格的生成和动、静界面滑移网格技术插值带来的误差,提出采用浸入边界法模拟流体刚体的耦合运动.借助求解不可压缩N-S方程组的分步投影方法的思想,来求解基于浸入边界法的耦合系统方程.其中刚体边界离散点的作用力密度通过强制满足刚体边界的无滑移条件（位移和速度一致）导出,结合刚体定轴旋转的动量矩定理,采用Newmark时间积分方法,实现对刚体运动特性的预测.同时,通过δ光滑函数,将刚体边界离散点的作用力密度转换到流体的欧拉网格点上,实现对流场速度的修正.在空间离散上,对流项采用Quick迎风格式,扩散项采用中心差分格式,采用2阶显式Adams-Bashforth法离散时间项.以雷诺数为300的圆柱绕流为基准数值算例,验证数值计算结果的可靠性.      

稳定传播火焰在可燃气云中产生的冲击波

忽略点火及火焰的初期加速，本文讨论了稳定传播火焰在可燃气云中产生的冲击波．引入约化变量，用自适应步长的四阶Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ法对得到的自相似流场控制方程积分，得到了冲击波后流场的解；由火焰面两边的能量守恒确定了火焰面位置、燃烧速度及Ｃ－Ｊ条件下的对应值；以自相似解为初始条件，分别用ＭａｃＣｏｒｍａｃｋ格式与ＴＶＤ格式计算燃烧过程结束后的流场分布，结果表明：在弱冲击波条件下，ＭａｃＣｏｒｍａｃｋ格式计算得到的冲击波分辨率较高．