为了精确地预测出做单摆运动的物体在下一时刻的位置,提出一种基于双目视觉的确定物体位置并预测运动轨迹的方法。通过标定、图像预处理、目标捕捉、特征匹配以及三维重建等步骤可以较为准确地获得运动物体在一段时间间隔内的位置坐标。本实验采用多项式拟合运动轨迹,根据双目摄像机测定的历史位置坐标代入多项式中从而预测出下一时刻运动物体的位置。实验结果表明,该方法能够快速计算运动物体的位置坐标并能够准确地预测出下一时刻位置坐标,具有很高的通用性和灵活性。

三维重建课题虽然已经被提出了40余年,但其依然存在效率低、准确性差与模型有歧义等问题。针对上述问题以法兰零件为例提出一种基于工图图像的法兰零件重建方法,方法以工程图纸的扫描图像为研究对象,对其进行降噪、分割与细化等处理,然后采用Harris角点识别算法与Hough圆检测算法提取并统计其上特征,并采用BP神经网络识别并提取零件重建的必要参数,最终实现了法兰模型的三维重建。为工程图纸的三维重建提供了新思路与方法,对后续研究有一定的指导意义。

在无人机为载体的基础上进行对目标场景的三维重建,就是结合无人机和计算机视觉技术,利用无人机操作灵活性,视角可控制性等优点。为实现更加完整的三维模型的重建,提出一种基于多图像拼接三维重建算法。基本思路是在无人机为载体的基础上,从不同方向获取目标物体的图像,通过自标定方法获取相机内参数,采用图像拼接融合技术对多幅图像分析、合成,从而最大限度地对建筑物场景的各种特征信息的描述。进一步对拼接融合后的图像进行特征点提取和点云匹配,从而获取全景图空间特征点三维点云,获得一个较为真实的重构对象的三维模型。实验结果表明,改进后的重构方法的精度较高,适合在许多场景三维重建的应用。

机器人协作工作空间是机器人领域的研究热点,但同时也是技术难点。首先以集合形式给出了协作工作空间的定义,基于蒙特卡洛法分别得到主、从机器人工作空间的点云模型;分析了求交集法提取协作空间点的不足,并给出一种通过计算点与点距离并加入一定阈值的判断方法,有效的提取到了协作空间内的点云;运用α-Shape算法分别处理单机器人工作空间与协作工作空间点云数据,对工作空间进行了三维重建,同时给出了基于体积值的参数α的确定方法,并基于此获得了较好的重建效果。最后以六自由度转动关节机器人为例进行了计算和分析,验证了方法的有效性,为指导机器人协作相关技术奠定了重要的理论基础。

采用相控阵超声检测方法对CFRP进行质量检测,并对其内部缺陷进行了定量评估。首先,通过检测数据分析实现了CFRP内部缺陷的A/B/C扫图像显示。其次,提出了一种基于多平面重建和体绘制的三维成像方法,实现了CFRP样件的整体三维成像。最后,通过分层缺陷预制体制备进行了缺陷三维成像精度实验。研究结果表明,CFRP内部缺陷的三维成像可视化结果的平均误差精度可以达到2.2 mm。

提出一种复杂度低且能简单有效地进行噪声的去除,并且能够较好地保持模型关键特征的网格滤波方法。首先基于对几何均值滤波方法已有的研究,通过使用网格数据点的空间位置属性,将经典的几何均值滤波算法推广至三维空间;然后应用双边滤波的基本思想提升滤波器的鲁棒性;最后基于同态滤波的理论来设计迭代公式对顶点位置进行更新迭代,以达到简单有效的特征保持滤波的目的。与其他4种经典方法的对比实验表明了文中算法的有效性。此外降噪模型误差数据的对比分析表明,与其他方法相比,该方法具有下述优点在尖锐特征模型上的均方误差(MSE)能显著下降(>0.01),在具有连续特征的模型上MSE也有所下降(>0.001)。实验结果表明了该算法对噪声网格模型的处理具有良好的鲁棒性。

针对现有的单目面结构光系统中点云三维重建中存在的精度、稳定性不足等问题,通过研究面结构光三维标定系统模型,对基于黑底白圆标定板的面结构光系统标定方法进行算法改进优化。介绍了面结构光三维系统模型的构成原理。基于黑底白圆标定板进行了相机标定与系统标定。通过双线性插值对基于黑底白圆标定板的系统标定进行了改进,最后基于SVD算法对系统参数进行了拟合。实验结果表明,该参数标定方法有效地提高了系统标定中拟合特征点位置与其相位值的精度,提高了面结构光三维重建的精度。

曳引轮作为电梯曳引系统重要的动力传输部件,其轮槽缺陷将导致轿厢振动、曳引能力不足,影响电梯安全性和乘梯舒适性。提出了基于结构光激光视觉检测的曳引轮槽轮廓尺寸提取方法,分析了轮槽尺寸坐标变换和三维重建算法。通过线激光位移传感器对某同步电动机带切口半圆形轮槽曳引轮进行了多部位尺寸的在线检测,得出曳引轮不同部位轮廓曲线、轮槽径向高低尺寸周向展开图和曳引轮柱坐标三维重建模型,可对曳引轮不同部位缺陷状况和特征尺寸进行直观快速的全方位检测。

已知三视图极值点和三视图划分点，提出了建立各分视图坐标中心及局部坐标系的方法。给出了两种算法：坐标中心通用求解算法和原点取整平移算法。采用ObjectARX的选择集函数及视图变换建立了各分视图的局部坐标系，为后续的图形正误判断或三维重建作了准备。

为了确定未知飞机的飞行边界,提出了一种通过逆向三维建模进行气动特性分析后建立基本飞行包线的方法,对气动参数未知飞机的飞行安全和空战仿真问题提供了技术支撑。首先,综合运用明暗恢复图像和工程图重建法对飞机的几何外形进行了三维重建;然后通过数值模拟计算的方法计算并分析了其纵向气动特性;最后,计算了飞机的基本飞行包线并进行了对比验证。研究结果表明,所做工作探索出了一条研究外军缺乏气动参数飞机飞行性能的完整技术途径,所计算的飞行包线具有较高的可靠性,能够体现飞机的飞行性能。