基于边缘检测的曲面工件定位预处理方法

利用弹性工件刚性化加工技术,可使弱刚度曲面工件的定位问题转化为点云的刚体配准问题。迭代最近点(ICP)算法是点云刚体配准最常用的方法,但当2个点云偏移较大时可能会陷入局部极小。工件合理的初始位置可由人工操作来保证,但这种方式严重依赖于操作者的经验且精度有限,特别是对于毛坯件等缺少精确定位信息的工件就更加困难。本文提出一种基于边缘检测的预处理算法,利用少量边缘点计算最优的调整方向,将工件调整到合适的位置,以确保后续ICP方法的有效性。仿真结果表明,该方法能有效解决缺失点对ICP性能的影响,改善传感器覆盖率指标。     

基于FPFH特征的三维点云配准方法研究

随着三维激光扫描技术的发展,利用点云数据的三维重建技术在逆向工程、虚拟现实等领域有着广泛应用。在实际扫描测量中,由于环境条件不好或者目标物体被遮挡,为了获得被测物体完整的表面信息,通常需要在多视角下采集数据,点云配准将不同视角下的点云坐标变换到统一的坐标系,便于后续应用。目前点云配准有很多算法,本文主要研究基于FPFH特征描述子对点云进行粗配准,然后使用ICP算法配准,实现三维点云的精确配准。实验结果表明,本文使用的配准方法具有可行性与有效性,为点云配准提供了一种借鉴方法。     

基于灰度差预处理的改进Harris角点检测算法

Harris角点算法在进行角点检测时需要计算图像中每一个像素点的角点响应函数值(CRF),这使得算法运行速度慢,无法满足实时性的要求。针对这一缺点,本文提出了一种改进算法。改进算法基于灰度差分析每个像素点8邻域内相似像素点分布情况,剔除非角点的像素点,并选出作为下一步Harris检测的候选点。实验结果表明,改进算法能够准确的提取图像中的角点并去除伪角点,与此同时,改进算法的角点检测耗时与原算法相比降低21.92%。该改进算法所得结果较原算法更为准确、快速,具有良好的实用性。     

点光栅化及反走样算法的研究与实现

图形处理器流水线中经典的点生成算法和点反走样算法便于实现,但采样点测试的计算量大并且存在冗余测试,为此提出了多采样扫描转换算法。该算法将多采样集中在边界片元,同时,利用点区别于其他图元的对称特性,减少了采样点的冗余测试,提高了多采样时扫描转换的性能。试验结果表明:文中算法在较小代价下达到了同样的反走样性能。     

结合角点特征的CamShift目标跟踪算法研究

在传统的CamShift目标跟踪算法中,仅仅依赖目标的颜色特征,而缺乏目标本身的一些特征,例如,角点,尺度和方向等信息,这将导致跟踪中容易出现中心偏移和无法抵挡目标受干扰等问题。为了能够实时有效地跟踪目标,本文提出一种结合角点特征的CamShift目标跟踪算法。该算法融合了角点的特征不变性,采用基于灰度图像的Harris角点检测算法,在图像的目标区域和候选区域提取包括图像信息的局部特征点,在视频图像相邻帧之间,通过特征点匹配,剔除虚假特征点,得到真实特征点的位置和主方向,用于引导和调整CamShift算法中搜索区域的位置和方向。测试结果表明,与传统的CamShift算法相比,该算法具有更好的跟踪效果和鲁棒性。     

布料模拟算法的参数设置对点云分类结果影响分析

无论是通过点云数据建立高精度DEM还是对点云数据进行语义分割,首先需要准确分离地面点与非地面点。布料模拟算法是专门用于地面点与非地面点分割的算法,自提出以来便受到广泛关注。本文选取平地、缓坡、陡坡三种不同地形环境数据通过布料模拟算法对点云进行地面点与非地面点分类,得出布料模拟算法应用特点以及不同场景参数下布料分辨率,最大迭代次数和分类阈值对分类结果的影响,并给出参数设置原则,对使用布料模拟算法进行地面点分类具有一定参考意义。     

基于SIFT-SRBICP算法特征点云提取与配准研究

针对图像特征点提取效率低和稳定性差,点云集在实际情况下由于尺度变换引起的匹配不准确和旋转角变化过大引起的配准效果不佳的问题。本文对SIFT、SURF及ORB三种算法进行对比分析,验证了SIFT算法在解决图像特征点提取问题上优于其它两种算法。本文采用SIFT算法进行特征点提取,并提出基于改进型的SRBICP算法对点云进行配准,该方法不仅增加了初始信息素的随机性和考虑了尺度矩阵的边界,并加入了旋转角约束矩阵、动态迭代系数以及退火系数等因素对点云配准模型进行构建。最后采用基于开源GNU/Linux系统所搭载的的Ubuntu操作系统,在Ubuntu系统平台上进行仿真实验,实验结果表明,改进后的算法比传统ICP算法配准精度提高了约50%,同时配准速度提高了约40%。     

基于移动窗口的最小二乘曲面拟合算法及其应用

点云滤波是地面三维激光扫描数据处理的重点和热点问题,也是点云数据处理的一项关键工作。本文在阐述了目前几种主要的点云滤波方法的基础上,提出了基于移动窗口最小二乘曲面拟合算法,详细介绍了该算法的基本原理、实现过程及其应用。该算法具有拟合曲面精度高、光滑性好等特性,经试验数据分析,该算法在点云数据率处理中取得了良好的滤波效果,能够有效对点云进行分类,去除点云噪声,很好保持了地形特征,获得高精度建模数据。在实际工程中得到了广泛应用。     

激光雷达技术在应县木塔形变分析中的应用

为了更好地对应县木塔进行保护,需要分析其形变程度,了解木塔的健康状况,进而制定科学的保护方案。利用地面激光雷达、高精度全站仪等测量传感器,通过激光雷达扫描和全站仪控制测量相结合的方案采集监测数据。首先对采集的点云数据进行预处理,外部点云采用整体配准算法进行配准,通过特征进行粗配准和迭代最近点(ICP)算法进行精配准的两次配准,配准后根据控制点完成内、外点云坐标转换,通过罗德里格矩阵求解空间转换参数,最终得到绝对坐标系下的整体点云模型。对点云模型进行多种剖切,测量出柱子的倾斜角度、偏移距离以及整体倾斜角度等数据,定量分析单柱、单层及整体的形变。结果表明:应县木塔各层柱子都存在形变,木塔第2层形变较大,其中M2W23号柱子倾斜最严重; 各层均向东北方向有不同程度的倾斜,西南面柱子的位移量普遍较大; 从整体上看,木塔向东北方向倾斜并存在着复杂的扭转变形,木塔西侧由南向北发生顺时针扭转,东侧由南向北发生逆时针扭转; 应县木塔正处于严重的形变中,急需进行保护。     

凸包生成的一种改进算法

为提高平面离散点集凸包的求取效率,充分利用原始凸包生成算法的生成特点,提出改进的平面离散点集凸包求取算法.主要思想是先将四边形内的点全部删除,然后对于每次新生成的三角形区域,将其内部点全部删除,而无需每次在查找新的外包点时,去搜寻整个原始点集.该算法可用VB实现,具有较强可靠性、高效性和稳定性.     

三维激光扫描进行隧道变形探测的可行性研究

针对隧道区域变形特点,研究利用三维激光扫描技术进行隧道变形探测的可行性。根据基准面与隧道内壁点云法向量及地面的关系,获取点云数据的切片,然后应用改进的ICP算法对不同测站切片数据进行配准,使用KNNS搜索算法得出隧道可探变形区域的最小面积。实验结果表明:在明确区域变形临界值的情况下,利用三维激光扫描技术可以对隧道的变形区域进行探测,对于隧道变形监测有一定的指导意义。     

A Modified Iterative Closest Point Algorithm for 3D Point Cloud Registration

In this article, an accurate method for the registration of point clouds returned by a 3D rangefinder is presented. The method modifies the well‐known iterative closest point (ICP) algorithm by introducing the concept of deletion mask. This term is defined starting from virtual scans of the reconstructed surfaces and using inconsistencies between measurements. In this way, spatial regions of implicit ambiguities, due to edge effects or systematical errors of the rangefinder, are automatically found. Several experiments are performed to compare the proposed method with three ICP variants. Results prove the capability of deletion masks to aid the point cloud registration, lowering the errors of the other ICP variants, regardless the presence of artifacts caused by small changes of the sensor view‐point and changes of the environment.     

妊娠期肝内胆汁淤积症早期诊断与治疗

目的探讨妊娠期肝内胆汁淤积症（ICP）血清甘胆酸（CG）水平的变化及ICP的诱发因素,观察丁二磺酸腺苷蛋氨酸与熊去氧胆酸联合治疗ICP的临床疗效。方法将62例ICP患者随机分成2组：观察组31例（M组）采用丁二磺酸腺苷蛋氨酸与熊去氧胆酸治疗,对照组31例（N组）采用熊去氧胆酸治疗,疗程均为2周,2组均给予地塞米松治疗。另外选择31例健康孕妇为健康组（A组）。比较M、N组患者黄疸消退时间及治疗前后瘙痒评分的变化;检测M、N组治疗前后及A组血清总胆汁酸（TBA）、CG以及肝功能（ALT、AST、T-BIL、D-BIL）、硒（Se）含量;观察3组围产儿结局及新生儿生化、心肌酶谱指标水平。结果 ICP患者血清Se含量较健康孕妇显著降低（P〈0.05）。M、N组治疗前血清CG、TBA、ALT、AST、T-BIL、D-BIL水平较A组显著升高（P〈0.05）;与治疗前比较,M、N组血清CG、TBA、ALT、AST、T-BIL、D-BIL水平均有显著下降（P〈0.05）,M组较N组降低更为显著（P〈0.05）。M组治疗后瘙痒评分、黄疸消退时间显著优于N组（P〈0.05）;胎儿宫内窘迫率、早产率、Apgar≤7分比例、新生儿窒息率及死胎率均明显低于N组（P〈0.05）。结论丁二磺酸腺苷蛋氨酸联合熊去氧胆酸治疗ICP,能明显减轻瘙痒和黄疸,改善生化异常,改善围产儿预后。血清甘胆酸水平测定有助于ICP的早诊断、早治疗。妊娠期血清硒减少可能会引起ICP。     

Towards terrestrial 3D data registration improved by parallel programming and evaluated with geodetic precision

In this paper a quantitative and qualitative evaluation of proposed ICP-based data registration algorithm, improved by parallel programming in CUDA (compute unified device architecture), is shown. The algorithm was tested on data collected with a 3D terrestrial laser scanner Z + F Imager 5010 mounted on the mobile platform PIONNER 3AT. Parallel implementation enables data registration on-line, even using a laptop with a standard hardware configuration (graphic card NVIDIA GeForce 6XX/7XX series). Robustness is assured by the use of CUDA-enhanced fast NNS (nearest neighbor search) applied for ICP (iterative closest point) with SVD (singular value decomposition) solver. The evaluation is based on the reference ground truth data registered with geodetic precision. The geodetic approach extends our previous work and gives an accurate benchmark for the algorithm. The data were collected in an urban area under a demolition scenario in a real environment. We compared four registration strategies concerning data preprocessing, such as subsampling and vegetation removal. The result is the analysis of measured performance and the accuracy of the geometric maps. The system provides accurate metric maps on-line and can be used in several applications such as mobile robotics for construction area modelling or spatial design support. It is a core component for our future work on mobile mapping systems.     

钢框架连接损伤的两种改进BP算法的比较分析

本文对一个四层钢框架连接损伤进行数值模拟,比较了两种改进算法的测试结果,即阈值和权值同步学习BP算法(改进算法2)以及L-M算法(改进算法1)。从而证明了改进算法2更精确、更优越。     

基于改进遗传算法的给水管网优化设计

针对基于简单遗传算法的给水管网优化设计在供水安全性和经济性方面存在的不足,提出了适于管网优化设计的改进遗传算法。改进遗传算法采用罚函数技术和自适应策略,有效地解决了简单遗传算法管网优化设计中水力性能较差的问题。以典型环状给水管网为例的计算结果表明,改进遗传算法设计方案的经济性和供水安全性都优于简单遗传算法设计方案,充分说明改进遗传算法用于给水管网优化设计具有实用性和有效性。     

考虑竖向地震影响的滑移隔震结构及其参数优化

对水平-竖向耦合地震作用下滑移隔震结构模型理论进行研究,建立其运动微分方程和滑移隔震结构参数优化设计模型。针对滑移隔震结构的特点,提出标准遗传算法的改进措施,并采用直接搜索算法与遗传算法相结合构成改进混合遗传算法。采用改进混合遗传算法对6层滑移隔震结构进行参数优化设计,可以很好地分析竖向地震作用对隔震层的影响。表明优化设计模型与优化设计算法对于滑移隔震结构的参数优化是有效的。     

基于改进遗传算法的瑞利波频散曲线的反演

对勘探介质中参数对频散曲线的影响进行了探讨,提出了应用改进遗传算法反演Rayleigh波频散曲线的问题,针对青藏铁路北麓河场地进行了频散曲线的反演,验证了改进遗传算法的有效性,实验验证:利用改进遗传算法可对Rayleigh波频散曲线进行反演,提高了计算速度和精度。     

基于遗传神经网络的桁架损伤诊断

介绍了BP神经网络应用于损伤诊断时的局限性,将全局寻优能力很强的遗传算法作为其改进算法来优化神经网络的初始权值和阈值,并将改进的遗传神经网络应用于桁架结构的损伤诊断,数值模拟试验证实了方法的有效性。     

基于能量分析法的地震损伤性能智能优化设计

在基于能量分析法的地震损伤性能控制设计的基础上,通过引入改进的遗传算法,提出了基于能量分析法的地震损伤性能智能优化设计,并编制了相应的优化程序。算例分析表明,提出的智能优化设计方法及其编制的优化程序是合理可行的,可以自动实现结构的优化设计;提出的改进的遗传算法与一般遗传算法相比具有较好的收敛性能。