基于混合滤波和DBSCAN的点云去噪算法

为了避免点云在人工去噪时的复杂工作流程,进一步提高点云去噪效率,在相关研究基础上,设计了一种基于混合滤波和空间密度聚类的点云去噪算法。首先,通过直通滤波去除点云的无效点;其次,采用统计滤波删除点云的大尺度噪声点;再次,利用空间密度聚类算法移除点云的小尺度噪声点。最后,通过相关点云测量数据对设计的算法进行仿真实验验证,并与传统点云去噪算法的计算结果进行对比分析。结果表明,所设计的算法去噪效果优于传统点云去噪算法。     

基于毫米波雷达的运动目标点云聚类和扩展算法

用毫米波雷达对运动目标进行姿态识别时,雷达点云数据具有噪点多、分布离散的特征,传统基于密度空间的聚类算法对点云聚类成像的过程中,会出现邻近目标之间的点云分类错误及同一目标点簇聚类为多个点簇等问题。针对上述情况,提出一种运动多目标邻近点云优化聚类算法,利用自适应距离加权的模糊c均值算法对聚类结果进行修正,提高近邻目标点云聚类准确度。同时提出一种目标点簇扩展聚合算法,利用卡尔曼滤波对运动目标位置预测,将多帧迭代三维点云尺寸作为波门对目标点云进行点簇扩展,提高目标点云完整性。试验结果表明,所提方法能有效提高聚类准确度。     

基于最小截取二乘法的点云数据去噪方法研究

针对点云的去噪,本文提出一种基于最小截取二乘法的点云数据去噪方法,该方法采用最小截取二乘法分段拟合直线,拟合的直线受噪声点的干扰较小,具有较强的鲁棒性。实验结果表明,该算法具有良好的去噪效果,且能保留点云的细节特征。     

基于投影的二阶段空问圆线拟合算法

对空间圆线精确拟合算法进行研究.线性和非线性最小二乘法是拟合规则曲线和曲面方程的常见方法.空间圆线作为规则的二次曲线,由于没有特定的曲线方程无法直接使用线性和非线性最小二乘法来进行求解.由于空间圆线可以被看作平面和球面相交形成,圆线特征值可以通过平面和球面特征值求解.提出了基于投影二阶段拟合算法完成空间圆线拟合的方法.对空间圆线拟合原理进行了介绍,通过数据验证了算法的正确性、可行性和精确程度.使用程序进行了算法实现.与贝塞尔和B样条曲线算法精度进行了比较,表明该算法在精度方面具有优势,可用于逆向工程中提高空间拟合算法的精确度.     

基于投影的二阶段空间圆线拟合算法

对空间圆线精确拟合算法进行研究．线性和非线性最小二乘法是拟合规则曲线和曲面方程的常见方法．空间圆线作为规则的二次曲线,由于没有特定的曲线方程无法直接使用线性和非线性最小二乘法来进行求解．由于空间圆线可以被看作平面和球面相交形成,圆线特征值可以通过平面和球面特征值求解．提出了基于投影二阶段拟合算法完成空间圆线拟合的方法．对空间圆线拟合原理进行了介绍,通过数据验证了算法的正确性、可行性和精确程度．使用程序进行了算法实现．与贝塞尔和B样条曲线算法精度进行了比较,表明该算法在精度方面具有优势,可用于逆向工程中提高空间拟合算法的精确度．     

基于三维点云聚类的坡度估计方法

为了提高火星探测器着陆时对坡度的估计精度,研究了一种基于三维点云数据聚类与随机搜索最优拟合平面的坡度估计方法。将通过激光雷达测量获得的三维点云数据进行稀疏表示,利用稀疏系数对数据点进行聚类与分割,划分子空间;对子空间中的数据点进行平面拟合,随机搜索最优拟合平面;根据最优拟合平面计算平面法向量之间夹角,其在数值上等于坡度角,从而完成坡度估计。实验表明:该方法可以对坡度进行较为准确的估计;与常用的坡度估计方法相比,相对误差较小。     

基于图像信息约束的三维激光点云聚类方法

针对移动机器人在未知环境感知过程中对三维点云快速聚类分割的需求，提出一种基于图像信息约束的三维激光点云聚类方法。首先通过点云预处理获取有效的三维环境信息，采用RANSAC方法进行地面点云的分割剔除。其次传感器数据在完成时空配准后引入YOLOv5目标检测算法，对三维点云K-means聚类算法进行改进，利用二维图像目标物的检测框范围约束三维点云，减少非目标物的干扰；基于图像检测信息实现点云聚类算法的参数初始化；采用类内异点剔除法优化聚类结果。最后搭建移动机器人硬件平台，对箱体进行测试，实验结果表明，本文方法的聚类准确率和聚类时间分别为86.96%和23 ms，可用于移动机器人导航避障、自主搬运等领域。     

基于仿射传播算法的城市航空便利性分析

通过识别一组代表点来聚类数据对于探测数据模式是非常重要的,随机抽取数据点集合后反复修正可以找到这些代表点。传统的聚类算法存在聚类速度慢、效果差的问题,Frey与Dueck在Science发表的仿射传播(Affinity propagation,简称AP)算法对数据聚类的误差要小于其它方法,并且所用时间较短。本文将分析和对比K-means、AP算法两种聚类算法,并利用AP算法分析航空公司运营的国内城市航空便利性问题,城市的相似值用国内43个城市营运机场之间航班预估时间负值标记。     

基于曲率特征混合分类的高密度点云去噪方法

为解决复杂曲面点云在平滑去噪中存在的问题,提出基于曲率信息混合分类的特征保持点云平滑算法．该方法将平面投影与双边滤波算法相结合,采用主成分分析法对点云的局部曲率特性进行评价,使用线性组合混合分类方法将数据分为平面、次特征、富特征类型以及组合类型．针对不同特征邻域类型,提出平面类型的投影平滑方法、次特征和富特征类型的变参数双边滤波法平滑方法的线性组合方法实现点云数据的平滑去噪．将该方法用于激光三维高分辨率人体扫描系统所得到的高密度点云数据,实验结果表明该方法能够在有效光顺点云的同时保持其表面的几何特征,且简化了法向调整的繁杂运算．     

基于线激光的鱿鱼扫描系统与分割算法研究

目的:为实现低成本、等重量、自动化分割鱿鱼。方法:基于线激光扫描获取的点云,提出了一种结合线激光点云数据分析、表面重建及鱿鱼体积估测等方法的鱿鱼体积分割算法,使用三维激光扫描仪结合LabView获取鱿鱼表面的三维点云数据,为了还原鱿鱼表面形貌,使用阈值分割法去除点云数据里的噪点,根据分割算法确定分割点位置,对鱿鱼产品进行等侧边对角线等重量分割。结果:对角线长度最大误差为0.86%,重量最大误差为0.94%。结论:基于线激光的鱿鱼扫描系统实现了鱿鱼精确分割,符合企业的生产需求,为鱿鱼生产自动化提供了技术支持。     

基于分数阶傅里叶变换的NURBS曲面拟合

为了实现对自由曲面模型的高精度非均匀有理B样条(NURBS)曲面拟合,提出了一种基于分数阶傅里叶变换的NURBS曲面拟合方法。首先,借助分数阶傅里叶变换对自由曲面模型点云数据的高程图像展开分析,从中提取出表征自由曲面表面三维结构的特征点;然后,利用外切圆取点法结合提取的特征点选取用于NURBS曲面拟合的数据点;最后,利用分数阶傅里叶变换滤波及反插节点法对拟合曲面形状进行优化,提高拟合精度。实验结果表明:该方法与传统NURBS拟合方法相比,在不同调整次数下拟合结果的均方根误差降低了28%,取得了更好的拟合效果。     

基于三维点云螺纹中轴线的拟合方法研究

螺纹中轴线的精确测定是决定螺纹三维测量结果是否准确的重要因素之一。中轴线的倾斜、偏移会对工件坐标系的建立、螺纹的三维重构、参数检验等测量操作引入误差。基于三维点云的最小二乘拟合算法,开展了螺纹中轴线的拟合方法研究。根据螺纹表面点云数据,利用螺纹表面与中轴线的特征关系建立最小二乘数学模型,通过计算点云数据的三维凸包滤除螺纹自身三维结构带来的拟合误差,使螺纹中轴线的测定更精准。通过仿真实验,基于三维点云的最小二乘拟合算法拟合的直线与三维点云的距离方差为0.34,在旋合长度范围内与投影法确定的直线两端最大距离为0.15μm,符合三维测量高精度标准,基于三维点云的最小二乘拟合算法可以快速、准确地拟合螺纹中轴线。     

基于拉格朗日乘子法的空间圆弧拟合优化方法

针对传统的空间圆弧拟合方法鲁棒性低、拟合精度不高等问题,提出了一种鲁棒性较强的空间圆弧拟合优化方法。首先,以拉格朗日乘子法为基础,基于平面条件约束建立目标函数,从而得出空间圆弧拟合方程;其次,采用RANSAC（random sample consensus,随机抽样一致）算法剔除错误跟踪点,将RANSAC算法的高稳定性应用到空间圆弧拟合的点云优化中,进而提高拟合精度。最后,通过实验分析验证了所提空间圆弧拟合优化方法的可行性,并与传统拟合方法进行比较,分析所提方法的拟合精度。实验结果表明：普通圆弧点云拟合的相对精度在0.003左右,复杂圆弧点云拟合的相对精度在0.01左右;相较于传统拟合方法,所提方法有效解决了拟合精度低及鲁棒性差等问题。研究结果表明提出的空间圆弧拟合优化方法一方面可运用拉格朗日乘子法增强鲁棒性,另一方面可通过采用RANSAC方法剔除错误点以提高拟合精度,具有广泛的工程实际应用价值。     

管道修复用涤纶-苎麻复合机织物性能试验

针对传统管道内衬修复材料施工中易出现内壁塌陷等问题,结合目前快速发展的绿色纤维复合材料,提出在涤纶机织物内衬材料中加入苎麻纱线,制作涤纶-苎麻复合机织物材料来提高树脂对管道修复用内衬机织物的浸透性能,增强内衬材料和管壁的粘结性能。以纤维外观、抽拔实验后纤维断面形貌的电镜观察,并通过树脂与织物接触角的测试、粘结实验,综合分析了涤-麻复合机织物的树脂浸透性,同时对涤纶-苎麻复合机织物力学性能进行测试来保障内衬复合材料满足强度的要求。实验结果表明,采用上述涤-麻复合织造的方法,可以显著提高树脂的浸透性能,有利于携带更多的树脂粘结剂提高树脂与管壁的粘结性,减少塌陷发生的可能性。同时加入麻复合的机织物,拉伸顶破性能都满足高压燃气管道的修复要求。     

EPE动态冲击曲线拟合函数对比

目的针对多项式函数拟合发泡聚乙烯泡沫(EPE)动态冲击曲线不准确的问题,构建精确且简洁的数学模型以解决此问题。方法选用对勾函数、双指数函数及常见的二次、三次多项式函数对实验数据进行拟合,拟合点共8个。改变实验材料的密度、厚度及实验的跌落高度,对比分析4种数学模型的拟合效果。结果双指数函数和对勾函数的拟合度均可达到0.98以上,二次和三次多项式函数拟合度低于0.9,且拟合效果不稳定,在拟合曲线的最低点误差较大。结论与双指数函数相比,对勾函数的参数较少,拟合效果相近时,在实际应用中更易推广。     

不同雷诺数条件下静止管道车环状缝隙流场数值模拟

为了探究雷诺数对于静边界环状缝隙流场的影响,采用Fluent软件对雷诺数为115513、154018、192522三种工况下静止管道车环状缝隙流场进行了数值模拟,并通过物理试验进行验证,结果表明:同一雷诺数条件下,在环状缝隙入口处流速最大,之后沿管道车车身方向,环状缝隙流流速呈现先减小后增大的变化趋势,且环状缝隙流流速大于管道内水流的平均流速;各横断面环状缝隙流场均以管道中心呈同心圆分布,即半径相同的各点环状缝隙流流速值大致相同,且从管道车壁面到管壁面方向环状缝隙流流速呈现二次抛物线的变化形式;不同雷诺数条件下,管道内压强值沿程变化趋势大致相同,管道车上游位置处压强沿程呈现逐渐降低的变化趋势,环状缝隙内部和管道车下游位置处的压强值沿程呈现先升高后降低的变化趋势;随着雷诺数的增加,环状缝隙流流速值与压强值和涡量值均呈现出逐渐增大的变化趋势;数值模拟结果同试验结果基本吻合,两者所得环状缝隙流流速最大相对误差不超过7%,表明通过数值模拟来研究管道车环状缝隙流场的方法是可行的。     

峰谷电价体制下东北输油管网日输油优化研究

东北原油长输管网是中国规模最大的地区性原油运输系统,就该管网基于峰谷电价体制下的运行现状,建立了线性规划数学模型,提出了日输油计划优化问题,并以铁秦线为例进行分析;初步揭示了峰谷电价体制下日输油计划方式的一些基本规律, 表明在该体制下东北管网具有一定的节能降耗潜力.但该方式在一定程度上受到管道本身运行特性的约束 ,与热油管道相比它更适合于等温管道.     

基于误差分解定权的工业测量空间线面拟合算法

针对工业工件拟合中测量数据由于测量仪器特性导致的不同方向误差分量差异问题进行了研究,提出了基于误差分解定权的工业测量拟合算法。该算法考虑了工件姿态以及测量仪器和测点的空间关系,分析了纵向误差和横向误差分量对空间直线和空间平面拟合的影响,然后通过影响量对测量数据进行定权,从而削弱仪器测量误差对拟合结果的影响,提高工件拟合精度。实验结果表明,该算法相比等权拟合精度可提高约16%。