基于自适应阈值的三维点云分段式去噪方法

激光雷达探测点云数据中存在大量噪声点,导致三维图重建精度下降,无法完全复现物体结构,本文针对此问题提出了一种基于自适应阈值的三维点云分段式去噪方法.根据噪声点与非噪声点之间的欧式距离,将其划分为远信号噪声点和近信号噪声点两类,先后对两类噪声点分别采用基于非线性函数的阈值自适应去噪算法和基于曲率的去噪算法.基于非线性函数...     

面向机器人磨抛的激光点云获取及去噪算法

为了保证工业机器人磨抛的加工质量,利用激光扫描技术对机器人夹持工件的形状误差以及装夹误差进行测量和评估,包括点云数据的获取和去噪。采用条纹式激光扫描仪配合直线匀速运动对机器人末端夹持工件进行扫描,通过调节测量和运动参数,获取近似网格点云。为了去除点云中存在的大尺度噪点,在K近邻均值滤波(KNNMF)算法基础上,提出了基于局部均值的K近邻均值滤波(LMKMF)算法对偏大的数据点进行局部预先滤波,并建立相关数学模型。以峰值信噪比作为评价标准,以实际测量点云样本为测试对象进行去噪测试。结果表明,相比标准的KNNMF算法,结合LMKMF预先滤波的KNNMF算法在30%噪点密度下去噪能力提升了53.78%,证实了其在高密度噪点下具有更好的去噪能力和特征保持能力。     

基于VG-DBSCAN算法的大场景散乱点云去噪

针对城市环境下三维激光雷达(LiDAR)点云数据密度不均匀、离群噪点多而不利于后期点云帧间匹配的问题,提出一种应用于城市环境下大规模散乱LiDAR点云的离群噪点滤除算法。该算法对传统的基于密度的噪声应用空间聚类(DBSCAN)算法进行改进,通过对三维点云进行体素栅格划分,创建了一个由栅格单元组成的集合,以此大幅减小每个对象在数据空间中邻域的搜索范围。改进后的算法能够快速发现各个聚类,使目标点云与离群点分离,从而剔除点云中的离群噪点。实验结果表明:所提算法能够实时处理点云数据,在保证点云三维几何特征的同时能有效识别并滤除点云中的离群噪点,降低点云规模,加快点云后续处理的效率,使帧间匹配的精确度提高了2倍,且匹配耗时仅为去噪处理前的1/3。     

反射光干扰下的格雷码结构光三维测量方法

在使用结构光进行三维重建与测量的过程中,为避免物体表面的反射光产生噪声干扰,导致错误的三维测量结果,提出一种在三维扫描系统中用于防止反射光干扰的投影补偿算法,利用高空间频率投影图案的概念,对场景中被反射光干扰的点进行去噪。再用统计分析算法对点云数据进行去噪、反馈并得到投影图的掩码图案,经过多次投影补偿后得到场景的三维点云数据。通过自行搭建的格雷码结构光三维扫描系统对实物场景进行扫描重建。实验表明该系统对于反射光的干扰具有较好的鲁棒性,且投影数量减少,验证了算法及系统的可行性。     

危化品仓储激光扫描差值去噪算法的研究

为了实现对危化品仓储堆垛安全距离的实时监测和预警,采用由激光测距、旋转云台、编码器等组成的激光扫描监控阵列对垛距进行安全监测。针对激光测距扫描点云数据中异常噪声的问题,采用差值去噪算法。该算法是将扫描得到的激光测距数据点按角度值进行从小到大排序后,相邻两点的距离值依次取差值,然后对距离差值与预设阈值进行比较,滤掉噪点数据。针对几种不同尺寸和形状的障碍物进行了实验研究,结果表明差值去噪方差值明显小于加权二乘、Savitzky-Golay等拟合算法,该算法不仅能有效去除扫描点云数据中的异常噪声,同时较另外两个算法,数据完整性和可靠性更高。     

基于频谱集中程度的重参数化在光场去噪中的应用

从频谱支集对称程度及夹角两个结构特点出发，分析频谱支集结构变化对于去噪效果的影响，提出光场频谱支集集中程度的概念，并设计相应的度量函数。通过极小化集中程度度量函数，计算合适的光场双平面间距，按照此间距在去噪前对光场数据进行重参数化可以提高滤波去噪效果。HCI模拟光场数据和斯坦福实测光场数据实验结果表明，引入重参数化的光场滤波去噪方法能够优化去噪结果。从视觉上看，在滤除更多噪点的同时保留场景更多的结构和纹理信息；从定量评价上看，峰值信噪比和结构相似度指标也有所提高。     

基于三维激光扫描的铁路罐车点云优化处理方法

通过对三维激光扫描技术在铁路罐车中的应用研究,对扫描过程中发现的点云残缺及噪点问题进行研究分析,提出一种快速有效点云优化处理方法,新方法包括sp-H点云预处理和EtiG建模优化。验证试验表明,采用新的点云优化处理方法可以在较短时间内将扫描点云进行去噪及残缺修补,并能够快速高效进行模型重建,提升了不同工况环境下扫描点云的适用性,提高了扫描工作效率和准确度,铁路罐车容积测量结果的相对扩展不确定度达到2.4×10-3,为铁路罐车容积扫描最高准确度等级,为三维激光扫描相关技术的发展提供一定借鉴。     

光学加工过程中高次非球面的三坐标测量数据处理

三坐标轮廓检测是大口径高次非球面确定性加工过程中的主要面形测量手段。由于原始三坐标数据包含较大的检测误差,无法直接应用于加工过程,本文提出了一组数据处理算法对误差进行全面去除。首先,对获取的检测数据采用基于球心曲面重建的测头半径补偿算法进行测头半径误差补偿,然后对补偿后数据进行坐标系旋转平移误差去除,最后对提取的检测面形残差进行基于KNN的残差噪点过滤。其中,提出的基于球心曲面重建的测头半径补偿算法通过引入一个高精度的测头球心包络面拟合模型,来计算各检测点的测头半径补偿向量,仿真实验证明:算法补偿精度达到RMS<4 nm;提出的基于KNN的残差噪点过滤算法,通过采用插值方法提高样本空间密度和优化噪声度量值的计算,提高了噪点的识别敏感度并实现了噪点的自动化去除。最终根据整个误差清理算法构建了检测点云处理软件,应用实践表明其有效提高了镜面加工过程中检测点云的数据处理精度和效率。     

基于随机矩阵的金融网络模型

随机矩阵理论运用于金融领域中研究金融相关系数矩阵的相关性,相关系数矩阵是网络构建中的关键因素,本文将随机矩阵理论与网络构建相结合,研究基于随机矩阵的金融网络模型.本文选取上海证券市场的股票数据,将其中的股票数据分成四个阶段,基于随机矩阵理论,讨论金融相关系数矩阵和随机矩阵的特征值统计性质,并在此基础上对现有的去噪方法进行改进,建立更适合构建金融网络的相关系数矩阵,并构建金融网络模型.然后,基于随机矩阵理论和网络的关键节点分析比较去噪前后的金融网络以及噪声网络,发现对网络去噪后仍保留了原始网络的关键重要的信息,而噪声信息对应的是原始网络中度比较小的节点所代表的信息.最后,基于去噪网络,分析金融网络的拓扑结构,如最小生成树、模体和社团结构,发现改进后的金融网络的拓扑性质更加明显,结构更加紧密.     

基于广义S变换和奇异值分解的近红外光谱去噪

针对近红外光谱物质含量检测过程中噪声影响模型精度和稳定性的问题,引入广义S变换与奇异值分解(SVD)。利用广义S变换得到光谱数据的时频谱,并将二维时频谱系数矩阵作为SVD的Hankel矩阵求解奇异值,再采用k-均值聚类算法对奇异值序列进行分类计算,确定重构奇异值个数,对去噪后的数据矩阵进行广义S逆变换得到去噪后的光谱数据。给出组合方法的基本理论和具体实现过程,对仿真数据和谷朊粉导数光谱进行去噪,并与传统的9点平滑法和小波软阈值法的去噪结果进行比较。结果表明:所提方法克服了时域或频域单维滤波的局限性,且无需参考噪声数据和选择基函数,在谷朊粉导数光谱去噪中,只需采用两个奇异值就能实现较好的去噪效果,降低了滤波过程的复杂度。采用所提方法处理后,近红外光谱的分析精度和模型的稳健性优于9点平滑处理法和小波软阈值法。相比9点平滑法,所提方法的预测集的决定系数由0.9436增大为0.9985,预测均方根误差由0.0843减小为0.0406,明显提高了谷朊粉中水分含量定量检测的精度。     

已知结构的短肽段的不同位点之间氨基酸残基的相关性

构筑了一个9个残基长度的短肽段库，根据短肽段的结构把它们分成不同的簇，用卡方分析每个簇，鉴别不同位点之间的相关性．同时还构筑了一个序列比对的评分函数，这个评分函数不但包含单个位点的信息，也包含不同位点之间相关性的信息．结果表明, 位点之间的相关性能够提供一些新颖的信息，这些信息一般都与短肽段不同位点之间的相互作用有关，相关性信息的引入能够明显的提高短肽段结构的预测准确度．     

The size and mass distribution of firebrands collected from ignited building components exposed to wind

Wildfires that spread into communities, commonly referred to as Wildland-Urban Interface fires (WUI), are a significant international problem. Post-fire damage studies have suggested for some time that firebrands are a significant cause of structure ignition in WUI fires, yet little research has been conducted to investigate firebrand production from burning vegetation and structures. To this end, firebrand production from real-scale building components under well-controlled laboratory conditions was investigated. Specifically, wall and re-entrant corner assemblies were ignited and during the combustion process, firebrands were collected to determine the size/mass distribution generated from such real-scale building components under varying wind speed. Finally, the size and mass distributions of firebrands collected in this study were compared with the data from an actual full-scale structure burn to determine if simple component tests such as these can provide insights into firebrand generation data from full-scale structures. The results are presented and discussed.     

多孔球层内核态沸腾过程特性的实验观察

本文以水为实验工质,对从底部加热多孔球层内核态沸腾过程进行可视化观察。通过高速图像采集系统;拍摄和观察了孔隙内汽泡的成长过程,在实验观察的基础上,对多孔球层内核态沸腾过程的一些基本特性进行了分析和讨论。     

High transmission through waveguide bends by use of polycrystalline photonic-crystal structures

A hybrid photonic-crystal structure is presented as a candidate for enhancing transmission through sharp photonic-crystal waveguide bends built on a perforated dielectric slab. This structure, which we refer to as a polycrystalline structure, combines two photonic-crystal lattices. Polycrystalline photonic-crystal structures offer the ability to minimize reflections as well as mismatches that a propagating wave might encounter while undergoing a sharp corner or a discontinuity between different waveguide sections. The availability of polycrystalline structures in photonic crystals opens a broad range of possibilities for the development of optical devices. Numerical experiments are performed with two- and three-dimensional finite-difference time domain methods.     

Transport features of topological corner states in honeycomb lattice with multihollow structure

Higher-order topological phase in 2-dimensional (2D) systems is characterized by in-gap corner states, which are hard to detect and utilize. We numerically investigate transport properties of topological corner states in 2D honeycomb lattice, where the second-order topological phase is induced by an in-plane Zeeman field in the conventional Kane–Mele model. Through engineering multihollow structures with appropriate boundaries in honeycomb lattice, multiple corner states emerge, which greatly increases the probability to observe them. A typical two-probe setup is built to study the transport features of a diamond-shaped system with multihollow structures. Numerical results reveal the existence of global resonant states in bulk insulator, which corresponds to the resonant tunneling of multiple corner states and occupies the entire scattering region. Furthermore, based on the well separated energy levels of multiple corner states, a single-electron source is constructed.     

孤立波方程的保结构算法

讨论了孤立波方程的保结构差分算法，以一些经典的孤立波方程为例，如KdV，sine-Gordon，K-P方程，给出了它们的辛和多辛结构，说明辛和多辛算法的可适用性．提出局部守恒算法和广义保结构算法的概念，它们是保结构算法的概念自然推广．还给出一种能系统构造局部守恒格式的复合方法．数值例子说明，保结构数值能很好模拟各种孤立波的演化。     

Investigation of multicomponent chemical short-range order in NiZr2

The local atomic configuration of multicomponent chemical short-range order (MCSRO) in NiZr2 has been investigated by means of molecular dynamics simulation (MD) in a wide temperature range. The potential functions for the system based on the embedded atom method are constructed and the parameters are obtained by fitting the structure and properties of NiZr2 crystal. The static structures such as pair distribution functions and the distribution of coordination number have been calculated. The local atomic configurations of the MCSI~Os in the melt were demonstrated as distorted coordination polyhedron of the compound structure and/or the structure similar to cubooctahedron analogues. It is indicated by the results of MD simulation that above the melting point the atomic packing of long-range order disappears, but the chemical interaction of coordinated atoms still exists, which leads to the formation of various MCSROs with atomic configurations similar to the stable or metastable unit cell of NiZr2 compound. When the system is just melted, many icosahedral polyhedron configurations appear, which decrease as the over-heating temperature increases.     

声学蜂窝结构中的拓扑角态

高阶拓扑绝缘体是近年来发现的一类具有特殊拓扑相的新型拓扑绝缘体,目前已在光学、声学等多种经典波系统中实现.本文采用数值模拟方法研究了一种二维声学蜂窝结构,通过调节胞内和胞间耦合波导管,使体能带发生反转诱导拓扑相变,进而利用拓扑相构建出声学二阶拓扑绝缘体.蜂窝结构的拓扑性质可以用量子化的四极矩Q_ij表征,当Q_ij=0时,系统是平庸的;而当Q_ij=1/2时,系统是拓扑的.基于该蜂窝结构,分别研究了六边形和三角形结构的声学高阶态,在两种构型的蜂窝结构中均观测到了孤立的零维角态,研究结果表明只有存在钝角的六边形结构对缺陷具有鲁棒性,受拓扑保护.本文的拓扑角态丰富了高阶拓扑绝缘体的研究,同时可为紧凑声学系统中的鲁棒限制声提供一条新途径.     

Antenna patterns of an open structure mixer at a submillimeter wavelength and of its scaled model

To verify the enhancement in sensitivity of a Schottky barrier diode using a 90° corner reflector at submillimeter wavelength a 651 scaled model of the open structure mixer was constructed and investigated at 2.8 cm wavelength.The results show clearly the advantage of a 90° corner reflector, the reality of the deviations for 45° and 60° corner reflectors found for submillimeter wavelengths, and the equality of the antenna patterns for a 90° corner reflector and a cat-eye (corner cube) reflector.