计算机辅助三维非接触测量系统的研究与应用

本文对三维非接触测量进行了简单介绍,着重对其中的投影栅相位法从光学原理、相位原理和相位解包裹三个方面分别作了详细的阐述,实例分析结果证明该方法具有较快的测量速度和准确度.     

相位检测系统中误差的消除

论述了相位检测系统的原理和引起误差的原因,提出了消除误差的方法,着重对影响相位测量精度的零点漂移、幅度因素、闸门时间设置等问题进行了分析,提出了相应的解决措施,并给出了具体的设计电路。     

具有相位适应能力的无功功率自动补偿控制器

本文介绍了具有相位适应能力的无功功率自动补偿控制器的原理，介绍了控制器的系统框图以及相位识别与功率因数测量电路，并对相位的较正和功率因数的测量方法进行了讨论。     

基于改进LMedS算法和贪心估计的相位立体匹配

为了改善基于相位测量轮廓术的测量系统测量效率低、系统稳定性差等缺陷,提出一种基于改进LMedS算法和贪心估计策略的快速相位立体匹配方法.首先在LMedS算法中引入平差函数模型,通过及时剔除错误样本减少计算成本函数的累加次数,不仅保持了LMedS算法的良好鲁棒性,而且有效地减少了算法的计算量;用贪心估计策略对改进的LMedS算法获得的初始内点集进行优化,剔除相对匹配程度较差的内点,并用优化的内点集求解基本矩阵,进一步提高算法的估计精度和鲁棒性;最后结合相位立体匹配原理对实物进行了三维重建,分析比较了传统的基于摄像机标定结果的相位立体匹配方法与改进方法的性能.实验结果表明,该方法满足三维形貌测量对实时性、鲁棒性和精度的要求,测量数据完整、可靠.     

注入锁定振荡器在瞬时测频和频率复制中的应用

利用注入锁定振荡器可将输入信号的频率信息转换成相位信息的原理,在对锁定振荡器锁定的时间和稳定性分析的基础上,对窄脉冲信号频率测量和复制电路进行设计,提出来了一种以注入锁定振荡器将窄脉冲内微波载频信号变换为低频的相位信息,通过对低频相位信号的测量以实现对脉冲调制载频的测量和频率复制的瞬时测频的方法;理论计算和matlab仿真结果都表明该方法是可行的。     

短波相控天线阵全数字射频相位测量系统设计

天线阵各阵元激励信号的相位测量系统是短波相控天线阵的重要组成部分。针对短波相控天线阵设计需要,提出一种全数字多通道短波射频信号相位测量系统,给出了系统设计原理和具体实现方法,分析了系统的测量延时和测量精度等关键性能参数。分析和实测结果表明,该系统的相位测量延时小于1 ms,相位测量误差小于±0.2°,能够满足短波相控天线阵的设计要求。     

InSAR两种相位解缠算法的融合

相位解缠是合成孔径雷达（SAR）干涉测量数据处理的重要步骤之一。解缠的精度将直接影响干涉测量结果的精度,本文通过实验研究,对比分析了现有的两类主要的相位解缠算法的解缠原理、解缠思想、各自的特点及其引起误差的原因,然后结合各自的优点组成了一种效果更好的二维相位解缠算法。使用该算法解缠后的相位条纹与原始干涉相位图相位条纹的一致性非常好。     

互相关直径测量的相位跟踪采样控制与校正

为了提高互相关法直径测量的精度,需要对工件表面误差信号进行等相位间隔跟踪整周期采样。介绍分频法实现相位跟踪采样控制的原理;对相位间隔准确度的影响进行了讨论,提出固有误差和随机误差的概念,对其产生原因进行了分析;引入附加角测量环节对采样相位间隔进行校正,给出校正算法;结合ARM7LPC2148 MCU嵌入式系统,介绍相位跟踪采样控制、校正测量及同步的具体实现。实验测试表明:转速频率波动大于千分之一,采样控制系统的分频系数即会发生改变,相位跟踪性良好;在3 000转/分以下,采样相位间隔误差控制在0.001 13度以内;证明附加角测量和采样相位间隔校正是必要的。     

GPS载波相位测量的一种应用

简要介绍了ＧＰＳ相位平滑伪距的原理，提出了用两个载波在两个历元的相位观测量的双差来消除相位周跳，并进一步对两个载波的码伪距差进行平滑，对实际数据进行处理的结果表明了这种算法改进了双频码伪距差的测量精度。     

双四步路径相移均值法

在光栅投影三维表面测量系统中,光学仪器的伽玛非线性和随机噪声是影响相位展开精度的两个主要因素。双三步相移法具有同时降低这两类误差的独特优势,但仍然存在非线性误差较大且相位测量精度较低两个方面的问题。针对以上问题,提出了双四步路径相移法,首先将双三步相移法中对齐平均的思想应用于四步相移法,以降低非线性误差对测量精度的影响;进而提出了相位域空间变换多频外差方法,以利用所有测量相位进行相位平均,进一步降低随机误差的影响,提高测量精度。实验结果表明,该算法能够有效地提高相位展开的精度,具有更强的适应性。     

一种新型的抽取滤波器设计

文章基于面积和功耗方面考虑提出了一种低功耗多相变级数非递归梳状滤波器结构,这种滤波器适合高阶过采样sigmadeltaA/D转换器。抽取滤波器采用Top-down方法设计,用0.6-μmCMOS标准单元实现,相比同样速度下的标准的非递归结构抽取滤波器节省了约1/3面积和功耗。     

分数阶异结构超混沌系统完全同步与反相同步控制

以分数阶Lü混沌系统和分数阶Chen超混沌系统为例,研究了维数不同、分数阶次不相等的异结构的混沌系统和超混沌系统的完全同步和反相同步.首先,基于分数阶系统稳定性理论和非线性动力学理论,构造出相应的非线性控制器,实现了两个维数不同,分数阶次不相等异结构混沌系统与超混沌系统的完全同步和反相同步;其次,基于分数阶稳定性理论,对上述两类同步给出了严格的数学证明;最后,借助于预估-校正算法,利用数值模拟验证了所提方法的有效性.     

判定严格α-对角占优矩阵的充要条件

本文给出了几个判定严格α-对角占优矩阵的充要条件,进一步利用矩阵对角占优理论得到了判定非奇H-矩阵的一些充分条件,并用数值算例说明了这些结论的有效性．     

3D interactive system based on vision computing of direct‐flective cameras

A bare‐finger 3D interactive technology for portable devices was developed. Using directive‐flective cameras to reform the field of viewing, a blind working range close to the camera is eliminated. Moreover, the algorithm of vision computing, different from skin color detection, is presented to determine the positions of fingertips. The interactive range is workable from 1.5 to 50 cm above the entire surface of the display. The mean position error of less than 1 cm is achieved. This accuracy realizes a camera‐based 3D interactive system allowing for near‐distance functionality. Therefore, floating 3D images can be touched and interacted with, potentially creating more application and intuitive user‐machine interface.     

基于Kinect的旋转刚体三维重建方法

针对在非匀速非定轴旋转条件下利用Kinect进行刚体三维重建问题,提出一种改进的基于Kinect传感器的旋转刚体三维重建方法。首先利用Kinect采集深度图像,然后用改进的加权ICP(Iterative Closest Point)算法在非匀速非定轴旋转条件下进行配准,再将各点云变换到同一坐标系下,最后根据所得点云生成三维模型表面,通过GPU(Graphic Processing Unit)编程技术来提高计算速度以满足实际需求。实验结果表明:该方法具有重建效果良好的特点。     

两面多框可构视图中存在不可构表面的条件

对两面多框可构视图中存在不可构表面的条件进行了研究,指出当两面多框可构视图中存在有对称同类形图框,则该对称同类形图框分别为形体上两个不可构表面;当两面多框可构视图中存在不含有同面点集的对应同类形图框时,则该对应同类形图框亦为形体上一个不可构表面;当两面多框可构视图中存在含有同面点集的对应多边形图框(非三角形),且该图框线中至少有一对应边与同面点集同向倾斜或斜交时,则该对应同类形图框亦为形体上一个不可构表面;当一投影直线与一封闭图框对应,且该封闭图框线不与视图中两同面点集出现部分重合时,则该封闭图框亦为不可构表面。     

从2D帧到3D人脸建模的基于Candide模型的合成方法

本文应用Candide模型作为通用的3D人脸模型,介绍了一种结合自动和交互方式的合成方法,从2D视频帧合成3D人脸模型。首先利用可变形模板自动提取脸部的特征点,在图像质量不好时,可以进行交互式操作。然后对通用模型进行全局变换和局部变换,对于非特征点的调整,采用径向基函数进行插值。最后通过对图像划分区域,分段完成纹理贴图,合成3D人脸模型。     

基于分形理论的三维地形场景的真实感绘制

如何在PC机上进行三维地形场景的真实感绘制一直是一个挑战性课题。三维地形场景的真实感绘制追求的两个目标是绘制的逼真度和绘制的实时性,需要在不明显降低图像质量的条件下保持较高的交互帧速率。该文运用分形理论生成三维地形场景,为了满足实时性的要求,采用连续LOD算法和其它技术来加速地形绘制;为了满足逼真度的需求,采用纹理映射和光照映射。这种方法可以在普通微机上基于分形理论实现三维场景的真实感绘制,达到实时性和逼真度的要求。     

非线性倒立摆的BP神经网络系统辨识

基于BP神经网络能以任意精度逼近任何非线性连续函数的原理。通过在MATLAB环境下,对典型的不稳定、非线性、强耦合的倒立摆系统建立了BP神经网络辨识结构,并对辨识结果进行了分析。结果表明BP神经网络对非线性倒立摆模型的辨识是有效的。     

面向网络应用的三维树木模型简化方法研究

在网络环境下进行三维树木模型的绘制与传输,不仅对模型逼真度有着较高要求,还更需保证网络交互的实时性。由于现有的基于几何或图像的三维模型简化方法无法满足网络应用对三维树木的模型细节和网络传输速度的要求,因此提出了一种面向网络应用的三维树木模型简化方法。该方法对树木枝干部分的骨架节点进行提取,并采用非均匀的骨架简化策略对树木模型的枝干部分进行简化;此外,还利用纹理树冠方法对树冠部分进行简化,通过采用凸包纹理模板贴图重构树冠,使得重构后得到的模型与原始模型具有很好的相似度。实验和应用结果表明,面向网络应用的三维树木模型简化方法在保证视觉质量的基础上,能进一步减少模型文件的存储容量,从而提高树木模型的绘制效率及其在网络中的传输速率。