保形几何Hermite插值

本文将保形概念引入到几何:Hermite插值,利用三次Bezier曲线段构造了一条GC2连续的保形参数三次几何:Hermite插值曲线,曲线在相邻两个型值点之间,由两段三次:Bezier曲线组成。该曲线的所有Bezier点由型值点及相应的曲率信息直接计算产生,无需求解矢量方程组,因此该曲线计算简单,局部修改方便。     

采用进化算法的空间曲线误差计算

针对非均匀有理B样条(NURBS)表示的空间曲线,利用进化算法对复杂空间曲线形状进行误差计算,阐述了测量点到理论曲线最短距离的求解算法和步骤,构建了误差评定的目标函数.采用实数编码的遗传算法以及微粒群算法对测量点与理论曲线的距离进行计算,并与BFGS方法进行比较.实验结果表明该方法能够快速获得误差评定结果.     

视线跟踪系统角膜曲率中心模型优化算法及鲁棒性

为了高效获取3D视线跟踪技术中的角膜曲率中心,使系统满足实时准确及稳定性需求,本文构建了两类角膜曲率中心模型及其求解方法．首先,利用光学原理及眼球特征建立了两种求解该中心的模型,即非线性方程组模型和改进的模型．其次,针对模型特点构造了一种基于遗传算法与LM算法的新型混合算法（GA-LM）,以快速求解所建模型．最后,多组数值实验结果表明本文所建立的模型及GA-LM算法是有效的,其能快速准确求出3D视线跟踪系统中的角膜曲率中心．     

三维无旋矢量场的一种新的可视化方法

提出了三维无旋矢量场的一种新的可视化方法,即构造空间曲面,使得矢量场在曲面上任意一点处垂直于该曲面。首先找到曲面所满足的偏微分方程组,通过采用类似于经典四阶龙格―库塔方法的数值解法对其求解,得到曲面上的离散点,然后进行三角剖分,从而得到逼近于曲面的空间三角网格。论文的偏微分方程组的求解借鉴了常微分方程求解算法的设计思想,构造出的曲面与传统的点图标和线图标相比,在更大程度上揭示了矢量场本身的连续性。     

一种新型磁跟踪模式及其L-M算法研究

为了提高磁跟踪系统的定位精度,设计了分时交流励磁跟踪方法,通过接收线圈检测目标的空间磁场,利用相关电磁场理论求解出目标方位.针对高次非线性定位方程组变量多、不单调、具有多个局部极值点的特点,将方程组求解问题转化成非线性无约束最小二乘问题,运用改进后的列文伯格(Levenberg-Mar-quardt)算法对其求解.仿真结果表明,改进后的定位算法具有不依赖于初值、精度高、收敛速度快的特点,成功解决了定位中多局部极值的高维优化问题,从而为跟踪方案的实现提供了理论依据.     

公交换乘最短路径算法研究

改进的Dijkstra算法和Floyd算法是求两点间最短距离和最短路径的最简单有效的方法。但是当图的顶点个数为上万或者几十万时,计算两点间的最短距离的时间开销将是非常巨大的。利用加权图的子图来解决这一问题。     

电子稳像的灰度投影三点局域自适应搜索算法

灰度投影算法是检测图像序列帧间运动矢量,实现电子稳像的关键技术之一。通过对其相关曲线的分析,基于单峰性的特征,提出了三点局域自适应搜索算法,即:在搜索宽度内均匀选取3点,计算比较其相关值,判断相关曲线梯度的变化方向,相应调整搜索参数,获得帧间运动矢量,在此基础上即可进行运动滤波和图像补偿,从而实现电子稳像。当搜索宽度为2n-1(n=1、2……且2n-1小于搜索方向上图像宽度的一半)时其运算量仅为3n,而非以往全局搜索算法的2n 1-1,从而克服了运算量大、耗时长的缺陷。该算法得到了仿真实验的验证。     

用幂基多项式拟合频向函数的几点技巧

提出了用幂基多项式拟合频响函数的几点技巧。运用幂基多项式和最小二乘法对频响函数拟合的计算公式进行了推导,得到了用于问题求解的线性代数方程组,为改善该方程组系统矩阵的条件数,对频率变量和系数矩阵进行了规范化处理;频率变量被规范化到0＝－1的无量纲正实数区域,两个相关矩阵的每列模长被规范为1。然后用奇异值分解的方法求解该方程组,得到拟合频响函数所用的幂基多项式的系数。最后,根据幂基多项式的系数,求出系统的极点和留数,从而识别出系统的模糊态参数,文中给出了一个悬臂梁模拟算例,结果表明本文算法具有较好的计算精度。     

基于Hilbert-Huang变换测试A/D转换器有效位数的正弦曲线拟合法

提出了一种基于Hilbert-Huang变换(HHT)方法的估计A/D转换器(ADC)有效位数(ENOBs)的正弦曲线拟合算法.仿真结果表明,该算法精确且高效,可以较好地求出拟合正弦波曲线的波形参数,避免一般正弦拟合法中严格选取参数初值以及求解非线性方程组的麻烦,并且在低分辨率信号源的情况下就可以精确测出高分辨率ADC的ENOBs.     

局部特征点的鲁棒性数字稳像

针对视频序列受载体的影响,本文提出了基于Harris局部特征点的数字稳像方法。局部特征点在图像处理、模式识别、计算机视觉以及目标检测与跟踪领域得到了广泛的研究。首先,利用Harris算法提取动载体摄像系统中每帧图像的局部特征点,采用基于归一化互相关匹配算法进行局部特征点的匹配,提出了一种双向搜索的匹配策略来提取具有较强鲁棒性的特征点;然后,利用随机抽样一致算法进一步筛选所选定的特征点,并将保留下来的精确匹配特征点带入仿射运动模型求出全局运动矢量;最后,提取全局运动矢量中的抖动参数,并对原始图像进行补偿。实验结果表明,该方法可以快速有效地处理图像序列的仿射运动,水平和垂直方向的精确度小于1 pixel,并且具有较好的鲁棒性,可用于动载体摄像系统。     

采用邻域差值特征模板的立体匹配方法

提出了一种基于邻域差值特征模板的立体匹配方法。该方法通过计算一幅图像中间隔一定距离的两点的像素邻域差值作为特征模板,再计算另一幅图像中在同一扫描线上间隔同样距离的像素邻域的差值,将它与特征模板的偏差作为匹配标准,偏差最小的点就认为是匹配点。在同等条件下,与区域相关法相比,该方法能够将运算的速度提高3倍,且同样能够得到精确浓密的视差图。实验证明,该算法结构简单,易于实现,能够处理复杂的场景,具有良好的实验效果和实用价值。     

A method for calculation of radiation quantities at all points in gamma radiation calibration fields

Radiation quantity values at all points of a known distance range of gamma radiation calibration fields were calculated using a mathematical method. The method is based on interpolation using Chi-square test on a set of experimental data at optional points of both collimated and un-collimated calibration set-ups by means of a reference instrument. In comparison with Monte Carlo calculations, the values that were calculated by this method differ by <1% for collimated and 2% for un-collimated calibration set-ups. Consequently, the radiation quantities at all points of gamma radiation calibration field set-ups can accurately be formulated and determined by this method. In addition, all points in the radiation fields can be regarded as test points.     

An Algorithm for Least Squares Estimation of Nonlinear Parameters When Some of the Parameters Are Linear

An algorithm is presented for nonlinear least squares estimation in which the parameters to be estimated can be regarded as all nonlinear (the traditional approach) or reclassified as linear-nonlinear. The theoretical basis for the reclassification approach is given and examples are presented which allow a comparison of the all nonlinear to the linear-nonlinear method employing two widely used iterative techniques, Hartley and Marquardt. The reclassification method reduces the dimensionality of the vector of iterants and thus the number of initial guesses to be made. Improved results (less iterations and computer run time) are obtained for the linear-nonlinear method when using the Hartley technique, but are not when using the Marquardt technique.     

基于对偶四元数的单目视觉目标位姿测量

目的在机器人视觉应用领域中,为控制机器人能够完成焊接、搬运、跟踪等任务,需要确定摄像机与目标之间的相对位姿关系,提出一种目标位姿测量方法。方法利用单摄像机获取目标特征,坐标变换参数表示为对偶四元数的形式,同时计算旋转矩阵和平移向量,构建位置向量和方向向量的测量值与模型值之间的误差方程,利用Hopfield神经网络实现拉格朗日乘子法,求解目标位姿最优解。结果利用Matlab软件平台,选择SVD,DQ以及文中算法进行比较,仿真实验结果表明,基于Hopfield神经网络和对偶四元数的位姿测量算法计算出的位姿参数误差最小。随着测量点数量的增大,文中提出的算法精度更高。结论对偶四元数同时求解位姿变换矩阵的旋转分量和平移分量,可消除计算误差,基于Hopfield神经网络和拉格朗日乘子法,可快速准确地计算,并收敛至目标位姿最优解。     

平面内直线度误差的一种精确评定新方法

针对给定平面内直线度误差优化评定存在的逼近算法复杂、迭代评定结果不够准确、不能与多种直线度误差测量仪器配合使用等问题,提出一种新的符合最小包容区域原理的快速精确算法--凸多边形截距法。该方法依据计算几何中的凸壳理论,将不同类型测量仪器的测量数据转换为坐标值,以首尾连线将测点分区,依据斜率大小构造凸多边形,以截距最大值对应的点与直线得出符合相间准则的3个特征点,通过剪移转换求出直线度误差。实验结果表明,所提出的算法简单、精确、易于计算机自动数据处理,具有评定精度高、运算速度快的特点。     

利用样本向量空间位置关系的目标识别方法

利用样本向量的空间位置关系,对目标识别方法进行研究。根据样本向量最小夹角给出了可分类识别率的定义,且应用样本向量间的夹角对样本向量进行筛选,获得了更有利于分类的样本。在此基础上提出了样本向量最小夹角识别算法,以及对样本向量最小夹角和最短距离进行综合的目标识别算法。为了进一步提高识别效果,将特征线之间的最小夹角引入到识别算法当中。所研究的目标识别算法应用到飞机目标识别,若采用奇异值特征作为样本可以得到90.0%以上的识别率,而采用颜色特征作为样本则可以得到92.5%以上的识别率。     

一种二分迭代实时声线修正算法

为提高对水下目标的定位精度,提出并实现了一种二分迭代实时声线修正算法。首先通过二分迭代法快速搜索出水下声源所发出的定位声信号传播声线的初始掠射角,然后以该初始掠射角对应的唯一声线为基础,根据斯涅耳(Snell)声线折射定理计算得到声源与水下接收阵元的距离值,最终利用与声线相符的三路测距值进行交汇解算,完成实时声线修正定位。湖上试验结果表明,该算法简单易行、运算速度快,能够满足实时修正处理的要求,在复杂水文条件下提高了水声定位系统的定位精度。该算法具有良好的工程实用性和通用性,可推广应用于同类水声跟踪定位系统。     

任意方位圆锥度误差的测量和评定

本文研究三坐标测量机对空间任意方位圆锥度误差的测量和评定．在机器坐标系中建立实测点到理想圆锥面的距离函数，运用文（１）中的方法，建立圆锥度误差最小条件评定的数学模型，这是个可微的无约束非线性优化模型．求解时，利用本文的距离函数直接从实测点数据中得到优化变量的初始值．结合ＤＰＦ算法，快速有效地求得理想锥面的描述变量和最小圆锥度误差，从而免除了为确定描述变量初始值所必须进行的种种辅助测量，提高测量效率．通过两个实测例子的计算结果表明，本文方法确定的描述变量初始值比较接近问题的最优值，从而确保了非线性优化计算的快速和稳定．     

自升式钻井平台桩靴贯入饱和砂土的机制研究

为研究桩靴贯入饱和砂土的承载机制以及桩靴周围砂土变形机理，开展桩靴的抗压承载土工模型试验以及桩靴-土体相互作用的透明土试验，测得了桩靴荷载-沉降变化规律、桩靴周围砂土的位移向量场和等值线图，初步探讨了桩靴贯入饱和砂土时的承载机制与桩靴周围砂土变形机理。基于圆孔扩张理论及分段位移迭代算法，推导出静载作用下桩靴荷载-沉降变化规律；与试验结果的对比发现：计算误差约为11.7%。通过浅应变路径法(SSPM)计算得到桩靴周围土体位移理论值；与试验结果对比发现：计算误差在16.7%～26.3%。     

Tomographic method for measurement of the gradient refractive index of the crystalline lens. I. The spherical fish lens

We present an iterative tomographic algorithm to reconstruct refractive-index profiles for meridional planes of the lens of the spherical fish eye from measurements of deflection angles of refracted rays. Numerical simulations show that the algorithm allows accuracy up to the fourth decimal place, provided that the refractive index can be regarded as an analytical function of the radial coordinate and the experimental errors are neglected. An experimental demonstration is given by applying the algorithm to retrieve the refractive-index profile of a spherical fish lens. The method is conceptually simple and does not require matching of the index of the surrounding medium to that of the surface of the lens, and the related iterative algorithm rapidly converges.