一种基于目标特征的航天器间相对姿态测量方法

提出了一种基于目标特征的航天器间相对位置和相对姿态单目视觉测量方法。该方法利用目标特征点在物体坐标系中的空间坐标及其在像平面上成像点的图像坐标,根据透视成像理论,采用针孔模型解算出目标航天器与图像传感器的相对状态。提出了一种新的目标靶特征点构型设计方法,该方法适用于较大偏转姿态角的应用环境。仿真结果表明:新的特征点构型适应性好,能提高测量方法精度。该测量方法可直接用于航天器编队飞行及空间站交会对接过程中的相对姿态测量。     

基于三维测量的奶牛体型性状指标的数据采集

采用立体视觉的三维测量方法重建奶牛的三维模型,实现了对奶牛的体型性状指标测量,首先通过立体标靶进行摄像头的标定,然后利用SIFT（scale invariant feature transform）尺度不变特征点匹配算法对图像进行特征点提取与匹配,最后通过投影矩阵计算匹配特征点的三维坐标;针对双目视觉中摄像头视角范围受限问题,提出通过在相邻视点的公共区域设置标记点,根据标记点计算不同坐标系的转换关系,将各局部特征点转换到统一坐标系下,从而实现不同视点下各局部区域的三维拼接.实验表明,采用该方法重建的奶牛模型较理想,测量精度和测量效率满足评定要求,能够取代手工测量.     

SURF算法在航摄图像导航中的应用

姿态角测量误差是导致机载遥感成像精度低的主要原因之一.为提高机载遥感成像的精度,并针对当前姿态角的测量误差较大、高精度惯性导航设备价格昂贵等问题,提出了一种应用基于SURF的航摄图像匹配的算法来解算飞行平台姿态角的方法.首先采用多线程对相邻航摄图像并行提取SURF特征点,然后使用改进的基于KDtree的近似最近邻匹配方法寻找相邻航摄图像匹配的特征点对,并应用RANSAC算法剔除错误匹配点对,再通过最小二乘法得到图像的变换模型参数,最终解算出机载平台的姿态角变化量.对该方法的实现进行了详细的比较分析,仿真结果也证明了该方法的有效性.     

结合PCM和MIE的多模态图像配准方法

针多模态图像配准问题,提出了一种基于相位一致性模型（PCM）和互信息熵（MIE）的配准方法.通过相位一致性模型同时提取多模态图像的角点和边缘特征,在边缘图上取角点的邻域,依据邻域间互信息熵的最小值在估计区域搜索匹配特征,利用RANSAC算法去除错配,进而确定待配准图像间的变换参数.实验表明：该方法达到了像素级配准精度、求解稳定,对多模态引起的非线性灰度变化、光照变化、噪声等都具有较强的鲁棒性;计算精度较基于同类特征的配准方法高,角点、边缘等几何特征综合运用在多模态图像配准中效果良好.     

激光照射器立靶测试中靶板识别方法

在激光照射器立靶测试系统中,针对外场环境背景复杂、对比度低等情况,导致动态靶板难以精确识别,提出一种基于小波变换的多尺度模板匹配识别动态靶板方法,采用小波变换和多尺度理论相结合的多层次搜索匹配策略,首先在图像分辨率最低层次进行粗匹配,剔除大量非匹配点,保留对应准匹配点;然后沿图像分辨率增大方向在准匹配点进行逐层局部匹配,直到匹配结束,精确识别出靶板的四个角特征目标区域,精确定位靶板角特征目标点.实验表明,该方法对动态靶板中心的测量精度达到0.4pixel,对激光照射器照射精度测试的研究有重要意义.     

一种基于角点特征的医学图像配准方法

医学图像配准技术是医学图像融合及影像三维重建的基础.提出了一种基于SUSAN算子的特征点的医学图像配准方法.该方法利用SUSAN算子提取两幅图像的角点,通过粗匹配和细匹配两个步骤建立特征点集之间的对应关系,得到匹配特征点对.然后再根据这些特征点使用反向映射的仿射变换实现图像的配准.实验表明,此方法能有效地实现医学图像的配准,并取得良好的精度.     

基于角点特征的高精度图像配准算法

为了快速准确提取图像特征和匹配点对,提出了一种基于角点检测的高精度图像配准算法。该算法首先检测参考图和实时图的角点信息,然后采用双向迭代匹配算法对参考图和实时图的角点进行匹配,再根据基于仿射变换模型的RANSAC算法对候选的匹配点对进行筛选,消除错误匹配对,并估算出最佳仿射变换参数,最后用所得变换参数对实时图进行变换和重采样来实现图像配准。实验结果表明:该算法具有良好的配准精度。     

空间一维可展开桁架精度测量方法

结合空间一维可展开桁架结构特点,基于四象限探测器光斑中心位置检测原理,提出以准直激光束为测量基准的空间一维可展开桁架结构精度测量方法.应用该方法可以实现对空间一维可展开桁架各构架单元的扭转角、横向偏移量、纵向偏移量及桁架直线度装配精度的测量.提出四象限探测器二维平面标定方法,将探测器的工作范围扩大到3 mm×3 mm,探测器的测量精度提高到0.05 mm.运用设计的基于四象限探测器的激光准直测量方法对空间一维可展开桁架进行了精度测量实验,得到桁架各刚性框架的最大扭转角为0.133 3°,最大横向偏移量为1.200 8 mm,最大纵向偏移量为1.299 3 mm,桁架的直线度误差为1.090 6 mm,验证了所提出的空间一维可展开桁架精度测量方法的有效性.     

基于互信息和单应性原理的图像自动配准研究

基于图像特征的配准是图像配准的一个主要研究方向。传统的基于特征的配准方法一般都存在着计算量大、复杂度高以及配准精度低等问题。该文提出了一种基于互信息和单应性原理的图像自动配准方法。该方法首先利用harris算子提取角点,然后通过互信息粗匹配和RANSAC精匹配得到一对一的匹配角点对,最后根据匹配角点对计算出对应的单应矩阵来实现图像配准。为相互间满足刚体变换关系的图像之间的配准提供了一种新的思路。     

基于双目立体视觉测量技术的冲压件数字化回弹测量

针对采用常规检具测量冲压件回弹量存在精度低、费用高、周期长等问题,提出数字化回弹测量方法。研制了基于光栅投影的双目立体视觉测量装置,应用该装置采集获取实际冲压件产品的三维点云数据;采用三步法将点云数据与产品的CAD设计模型匹配对齐,计算点云相对于设计模型在最佳匹配位置的法向偏差量,从而获得回弹量数值。生产实际中的应用表明:所研制的测量装置和数字化回弹测量系统通用性强,能实现对复杂、大型冲压件快速、灵活、精确的三维回弹测量。     

空间角度计算的3D图解方法

提出一种基于ACAD Projector的空间角度计算的3D图解法及其在钻模或夹具设计中的应用。这种处理方法本质上是绕垂直轴旋转法在3D空间的计算机程序实现,可以简化机械加工的工艺设计与操作中的空间角度计算问题,为工程技术领域中空间角度计算方法的研究提供了新的思路。     

基于三坐标测量机的大尺寸非接触测量

以立体视觉测量原理为依据,提出了一种基于三坐标测量机的非接触测量方法.将三坐标测量机与视觉测量系统相结合,使测量系统在700mm×600mm×400mm的范围内测量精度达到20μm.该方法既具有三坐标测量机测量的高精度,又有立体视觉测量的非接触性.最后给出了对典型物体的测量结果.对测量结果的分析表明此方案具有简单可行、测量精度高的特点.     

基于机器微视觉的超声辐射力测量技术

针对微构件在超声辐射力场中所受的辐射力,提出了一种基于机器微视觉的非接触式微力精密测量方法.在研究检测对象刚体平面运动特点和分析传统数字图像相关算法局限性的基础上,采用基于圆周窗口等分角采样的特征提取方法,将二维图像中刚体的相角位置信息表征为一维采样时序信号,并通过基于小波变换的广义相关算法来估计位移前后特征序列的时延,得到刚体的旋转角位移,从而利用力与运动量的相互关系确定出作用于微构件的超声辐射力.实验结果表明,该技术具有速度快、精度高的检测特点,并突破了传统方法仅适合于检测平稳信号在非相关干扰噪声环境下应用的限制,具有较宽的应用范围.     

基于3D激光雷达原理多管火箭炮平行度测量方法研究

针对现行国军标(GJB)中对多管火箭炮炮管平行度的测量方法存在测量精度低、操作复杂等问题,提出一种基于3D激光雷达原理的高精度、数字化的测量方法。利用3D激光雷达系统的非接触测量技术,首先对炮管两端面内放置好的工具球进行坐标测量,然后利用工具球的坐标拟合出定向管两端的圆心,两圆心的连线即为炮管轴线,最后通过计算输出被测炮管轴线与基准炮管轴线的偏离角度信息,实现对多管火箭炮平行度的测量。该方法可以实现20″的多管火箭炮平行度测量,有效的提高测量精度和效率。     

单目视觉坐标测量方法

为了解决现代化生产中对高精度、大尺寸、三维整体现场在线测量技术的需求问题,提出了一种基于光学测头成像的单目视觉坐标测量方法。该方法以光学测头上的光学特征点作为成像目标,利用单个摄像机获取测量信息。测量过程中,通过分析光学测头上光学特征点的二维成像坐标,利用特征点之间已知的几何约束知识和摄像机的透视投影模型,建立特征点与对应像点的求解关系。通过基于奇异值分解的位姿优化算法确定特征点的空间位置坐标。根据特征点与测尖间已知的位置约束关系确定被测点的空间坐标,从而实现坐标测量目的。测试实验结果表明,该方法切实可行,系统的测量不确定度小于0.32mm。     

三维视觉检测中单光条几何中心位置的确定方法

在单光条三维立体视觉检测中,光条几何中心位置的精确定标极其重要,它关系到三维定标的准确性,是其它数据计算的最基本数据。本文提出数字滤波方法来确定光条中心,对光滑曲面测量,有效地提高了测量精度。     

基于可整平基准尺的工业测量定向方法

提出通过观测可整平基准尺上两个空间相对位置固定的观测目标,应用空间后方交会原理,实现三维工业测量系统观测过程中系统相对定向的方法,达到不依赖安装内觇标的专用电子经纬仪,采用同等精度角度测量仪器,配合相关数据处理软件,组成高精度三维工业测量系统.该方法在满足观测精度要求的前提下,降低系统采购成本,拓展了三维工业测量系统在机械制造和精密工程等方面的应用.     

基于同步补偿法的精密温度测控系统设计

设计了一种高精度温度测控系统。在恒流源测温电路中接入基准电阻作为系统测温的零度基准,放大电路对基准电阻与铂电阻两端的电压差进行放大;采用同步补偿法,在测温电路中接入采样电阻以获取A/D转换所需的参考电压,消除了恒流源电流的波动对系统测温性能的影响;通过分段线性化的方法对铂电阻测温的非线性进行补偿。基于MAX1968构建了高集成度的TEC驱动电路,采用增量式PID控制算法实现高精度的温度控制。实验结果表明,系统测温标准差为0.024℃,控温精度为±0.119℃。     

双目视觉传感器的自动标定

双目视觉传感器在三维激光扫描测量中已得到广泛应用，其标定的简易与精确程度直接影响了三维激光扫描测量仪的使用。利用含有多个圆形标志的标定块以及两步标定方法，采用动态闽值分割，边缘提取，轮廓自动跟踪等技术，实现了对其自动标定。标定结果显示，自动化程度及标定精度较高，且具有较好的抗干扰性及稳定性。     

Method of Precision Control of 3－D Solid Discretization Based on the Second－Order Osculating Surface

A discretization precision control method based on the second-order osculating surface is proposed. The discretization precision of 3-D solid is controlled according to the error between the discrete solid surface and its second-order osculating surface. The global maximal error has been gotten after analyzing all the extremums of the error function. It can be used in controlling and optimizing the discretization precision of 3-D solid in computer 3-D modeling and NC milling path generation.