基于深度相机的飞机中央翼油箱高精度三维重建方法

提出一种基于深度相机的飞机中央翼油箱高精度三维重建方法。该方法用多视点云实现配准,配准过程包括粗配准和精配准两个阶段。首先在2个点云上建立点对特征（Point pair features,PPFs）作为全局模型描述。然后,对一组粗配准位姿进行投票,得分最高的位姿作为初始位姿。在此初始位姿的基础上,构造颜色和几何的联合目标函数,利用迭代最近点（Iterative closest point,ICP）对点云进行对齐。将上述过程应用于相邻帧点云,并通过图优化重建结果,实现完整的飞机中央翼油箱三维模型重建。与其他方法相比,本文方法实现了高精度的三维重建。此外,当遇到重复的特征和结构时,传统的ICP可能缺乏稳定性,但本文方法仍然适用。     

自由曲面与平面的一种分割,跟踪求交方法

为解决离散求交方法存在的交线上的同一点被两次计算等问题，本文提出了将自由曲面按一定精度在参数域内分割，并在参数城上跟踪交线的求交方法。采用先判断交线在参数域的像是否通过分割的参数块的角点，后判断是否通过参数块的非角点边的判断次序；对于与容差选择有密切关系的具有相对意义的判断结果（交线的像通过参数块角点），利用在参数域内对各分割参数块编号确定的邻接关系，采有先确定候选有交线进入参数块─一探测的策略；对在一定条件下具有绝对意义的判断结果，根据参数块编号所确定的邻接关系，直接确定交线的下一进入块，由于采用跟踪方法，对逼近交线的一系列直线段的每个端点只计算一次，故上一直线段的末端点直接作为下一直线段的首端点。算法实施的结果表明，采用上述处理方法解决曲面与平面的求交，计算稳定性、可靠性好，整体效率也较高。     

基于光纤光栅的风机叶片应变与振动监测技术

为满足某型塔架式风电机组叶片的监测需求，提出了一种基于光纤布拉格光栅（Fiber Bragg grating,FBG）传感网络的结构监测方法。建立叶片三维模型并进行有限元仿真，获得其工作状态下的应变分布。设计FBG封装及布局方案，实时监测各传感点应变数值及变化规律。通过快速傅里叶变换分析其振动特性，探究温度、风速等环境因素对该监测系统可靠性的影响。结果表明，基于FBG的应变-振动测试方法能有效监测叶片对风压的载荷响应及振动频率，误差范围在0.04 Hz以内，满足实际工程需求。     

小波提取边缘特征点图像配准研究

提出了一种基于小波多尺度积提取边缘特征点的配准算法,利用差的绝对值和以及相关系数双重判据作为相似性度量标准,通过Matlab实验证明了该算法的有效性。     

航空发动机风扇叶片振动适航符合性设计方法

对航空发动机风扇叶片振动适航符合性设计方法开展了研究。采用非均匀有理B样条实现风扇叶片型线的设计,通过各截面型线质心实现风扇叶片积叠成型;建立榫头的草图,拉伸生成风扇叶片的圆弧榫;考虑强度、振动特性,实现伸根段的设计。从振动适航条款CCAR 33.83的要求出发,给出了风扇叶片振动符合性的验证方法,基于建立的风扇叶片模型,采用有限元方法对风扇叶片的振动特性和振动应力进行计算。计算结果表明,在整个飞行包线环境下,该风扇叶片的振动特性和振动应力水平满足振动的适航条款要求,为风扇叶片的振动符合性设计与验证提供了依据。     

基于局部不变性的航空C型梁配准方法

在数字化测量分析技术中,如何保证变形后的C型梁实测点云数据和标准数模精确可靠的匹配在航空制造领域仍然是一个技术难题。本文对加工成型后的C型梁变形状态初步分析后,发现形变主要为两侧面向内的收缩变形,而底面变形量几乎可以忽略不计。为了更好地将实测数据和数模配准,结合初步分析结果,本文主要采用了点对特征(Point pair feature,PPF)粗配准和迭代最近点(Iterative closest point,ICP)精配准结合的方法,开展了关于C型梁实测数据与理论数模的配准技术研究。其中粗配准之后,为了提高精配准的精度对C型梁三维点云结构进行平面分割,选择变形量较小的底部作为精配准局部约束进行配准。研究表明该方法可以有效提高C型梁数模和实测数据配准精度,最终在后续测量中可以根据实测数据与标准数模精确配准后尺寸差异对C型梁加工质量分析,检测其是否符合尺寸精度要求,对工程实践有较高的应用价值。     

基于线过程模型的POCS超分辨图像重构算法

传统的凸集投影（POCS）超分辨重构算法易使图像产生边缘振荡效应的问题,在详细研究了边缘振荡效应的成因后,笔者提出一种新颖的基于线过程模型的POCS算法来对低分辨图像序列进行超分辨图像重构。该算法采用线过程模型检测出超分辨初始估计图像的4个方向的边缘,在传统POCS的投影过程中增加了对图像的平滑处理,最后实现了低分辨图像序列超分辨重建的对比实验,实验结果表明图像边缘振荡效应能得到明显改善。     

基于特征点互信息预配准的医学图像配准技术

基于最大互信息的医学图像配准算法近几年来成为医学图像处理领域的热点。由局部极值导致的寻优困难是困扰该算法的核心问题,混合优化算法成功地解决了互信息函数的寻优问题,但延长了配准时间。文中研究了互信息函数峰值周围的局部极值特征,提出安全区域的概念。利用特征点互信息理论,并结合多灰度级和多分辨率策略,提出一种基于混合优化算法寻优和特征点互信息预配准的改进型算法。经过模拟数据和实际数据配准实验证明,该算法在保证了配准精度的同时,提高了配准的速度,稳健性更强,具有临床推广价值。     

钛合金宽弦空心风扇叶片数控切削加工关键技术

数控切削加工是最终保证钛合金宽弦空心风扇叶片制造精度的重要技术手段。分析了采用超塑成形/扩散连接技术制作的钛合金宽弦空心风扇叶片结构特征以及毛坯状态,指出了后续的数控切削加工应突破复杂曲面结构测量、加工变形控制以及切削加工误差补偿等关键技术。提出了开发集测量、分析和加工为一体的数控切削加工集成系统的研究思路,可为实现钛合金宽弦空心风扇叶片加工精度的精确控制提供指导。     

自由曲面三轴粗加工刀具轨迹的计算方法

在复杂自由曲面类零件的加工过程中，粗加工往往要占去大部分的时间。本文从提高加工稳定性及加工效率的角度出发，提出了一个复杂多曲面数控粗加工的算法，即采用分层切削法，通过平面／曲在求交技术和交线环的等距，自交，集全等基本运算，按“端点 五最短距离优先剖面线算法”规划每一切削层的刀具轨迹。     

基于图像处理的航空发动机叶片检测技术研究

提出了一种基于图像处理的航空发动机叶片检测方法。该方法首先对叶片进行校正和滤波,然后进行自适应均衡化图像增强处理,最后进行自动阈值的canny算子边缘检测,实验表明：该方法能够较好地检测出叶片裂纹,取得较好的检测效果。     

一种基于实测点云数据的壁板类零件修配加工路径计算方法

针对飞机壁板类零件采用修配法装配过程中需要精确获取修配加工路径的问题，提出一种基于实测点云数据的壁板类零件修配加工路径计算方法。首先设计一种基于法线差的特征点检测算法提取参考壁板的初始特征点。然后建立迭代收缩优化模型对初始特征点进行收缩优化，得到参考壁板的准确特征点。最后根据工装定位孔特征进行配准，将参考壁板的特征点映射到待修配壁板上，并将映射后的特征点按照一定顺序进行连接，得到待修配壁板的修配加工路径，按照修配路径进行加工，获得壁板装配配合边界。实验表明，该方法能够精确提取待修配壁板修配加工路径，并且经过加工验证，壁板试验件对缝间隙获得小于1.2 mm的实际效果。     

基于自适应分数阶微分的SIFT图像配准

针对传统SIFT(Scale Invariant Feature Transform)配准算法中存在的特征点正确匹配率低,配准效果较差的问题,提出了一种新的自适应分数阶SIFT算法用于图像配准。首先根据图像的梯度模值和信息熵构建自适应分数阶的数学模型,自动计算每个像素点的最佳分数阶阶次;其次基于最佳分数阶阶次构造自适应分数阶微分掩模,并将其融入到SIFT算法中,提取到更多精确有效的关键点,从而提高了SIFT算法的精度;在SIFT算法的特征点匹配阶段,进行相似性度量时,增加了余弦相似性约束,解决了欧式距离不能够判定特征向量的空间位置关系的问题,进一步提高特征点匹配的准确率;并使用改进的随机样本一致性算法(Random Sample Consensus,RANSAC)进一步减少误匹配的特征点对;最后根据匹配的特征点对求解空间变换矩阵,从而实现图像配准。验证结果证明:本文算法的匹配精度较高,配准的质量也得到较明显的提升。     

参数曲面的离散求交方法

本文从分片线性逼近的基本思想出发,运用离散细分的手法,讨论了一般参数曲面的求交问题。利用插值逼近的误差估计,给出了一种可根据精度要求,事先确定细分次数的离散求交方法。该方法采用任意三角分划的分片线性逼近,避免了以每个子曲面的四个角点的拟合平面代替原子曲面,保证了分片线性逼近曲面的整体连续性,从而所得交线在逼近和光顺等方面的效果都比采用矩形分划的离散求交方法好。而且该方法可适用于三角域、矩形域或多边形区域上的任何K阶(K≥1)连续可微或者Lipschitz连续的参数曲面,具有较强的通用性,其算法所需的存贮量和计算量都较小,易于在微型计算机上实现。本文给出了一个由DXY-880A绘图机绘制的算法实例的图形。     

基于SURF和光流场的医学图像配准技术研究

提出了基于SURF算法和光流场模型相结合的多模态医学图像配准算法。由于传统光流场模型具有灰度一致性的约束条件以及多模态医学图像的结构差异较大,导致算法对于多模态医学图像无法取得较好的配准结果。首先引入直方图规定化算法作为医学图像预处理,解决多模态医学图像中灰度差异较大的问题;然后根据多模态医学图像结构差异较大的特点,本文采用分级配准的思路,将SURF算法和传统光流场算法结合起来可以获得较好的配准结果;最后采用CUDA并行加速的方法对本文算法进行GPU加速。研究结果表明:本文算法具有较高的准确性和更好的鲁棒性。     

基于水平集的多相活动轮廓图像分割模型

提出了一种新型的多相活动轮廓模型，是无边活动轮廓模型的广义形式。该模型具有如下特点：（1）提出了背景填充技术，可以在检测目标内部弱边缘时去除阻碍检测的背景信息；（2）在单次二相水平集收敛的基础上，采用多次收敛方式实现了多相分割模型（n-1次收敛实现n相分割模型，n〉1）；（3）介绍了一种提升算法，进一步增强了模型的计算稳定性。实验结果表明，该模型对弱边缘检测特别有效。     

基于对极几何约束的景象匹配研究

提出了一种图像配准方法来解决实时图与基准图空间不对准问题。它是利用随机采样算法估计基本矩阵，恢复实时图与基准图之间对极几何．然后基于对极几何约束．剔除误匹配点．得到精确匹配控制点，计算出全局仿射变换，从而对实时图进行校正。该方法的特点是精确、稳定和全自动。采用真实图像实验结果表明，该方法是行之有效的。     

直接操作FFD的牙齿修复冠变形设计

提出了在约束条件下基于直接操作自由曲面变形修复冠的变形设计方法,完全以患者口腔内的约束条件为基础,通过对特征位置增加、修改、删除约束点和载荷点,再对上述点施加拉伸和压缩,从而获得适合的牙冠修复模型。最后,通过一个牙冠修复体变形设计的例子,说明该方法的有效性。     

风力机叶片顺风向风致振动研究

借鉴桥梁和高楼建筑上已经广泛应用的风工程方法,在考虑脉动风的随机性的条件下,从频域和时域两个角度讨论了风力机叶片极限位移的计算方法。文中采用了Shinozuka提出的谐波叠加法从脉动风功率谱得到一组脉动风的时程样本。风力机的叶片被简化为变截面梁来考虑。将选定的脉动风功率谱以及相应的里程样本作用在叶片上,运用频域和时域两套方法对叶片进行了计算和分析,得到叶片的顺风向振动的平均位移和极限位移结果。结果表明,频域和时域两套方法得到的结果基本一致。将所提出的方法用于工程应用中,分析了暴风停机状态下的叶片极限位移最不利情况。最后指出本文的方法是一般性的,可用于风力机叶片与塔架的耦合分析。     

全方位全景图像技术(英文)

论述一种从图像序列中重建出全方位全景图像的技术 ,旨在克服镜头只是纯粹的摇摄时许多成像条件限制。在块匹配算法中 ,如何选取最佳配准基本块对于增强算法的鲁棒性和性能是非常重要的。本文在包含主要视觉特征的高频图像中自动选取最佳配准基本块 ,为了能够减少累积的配准误差 ,采用了基于相位相关的、带旋转校正的全局配准算法 ,从而得到解决了平移和旋转的优化图像块。然后 ,采用了基于 Levenberg-Marquardt非线性递归型最优化算法 ,解决由于镜头的视差和不规则变形带来的局部误差。文中还采用平滑滤波器解决了在两幅图像镶嵌出可能由于累积配准误差而出现明显的条缝