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压电四维测力仪扭矩测量精度提升
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作者 张军 张鹏 +3 位作者 滕玄德 蔡佳乐 王郁赫 任宗金 《光学精密工程》 北大核心 2025年第10期1584-1593,共10页
现有压电式四维力测量方法中,扭矩有通过侧向力解算和直接测量两种方式,解算法适用性广但受分力间交叉耦合影响大,直接测量理论精度较高但传感器布置方式受限。本文提出通过传感器内增加石英晶组,不依赖传感器特殊布置而实现扭矩直接测... 现有压电式四维力测量方法中,扭矩有通过侧向力解算和直接测量两种方式,解算法适用性广但受分力间交叉耦合影响大,直接测量理论精度较高但传感器布置方式受限。本文提出通过传感器内增加石英晶组,不依赖传感器特殊布置而实现扭矩直接测量的四维力测量方案。首先,确定传感器布局方案,在现有三向力测量基础上,各传感器内新增剪切力测量晶组用以测量扭矩;定义传感器加工、装配过程的误差,建立两种测量方法下扭矩测量误差传递模型,通过数值仿真对比测量精度上的差异;设计制备了测力仪,对测力仪关键尺寸进行参数化分析;开展静、动态性能检定实验,在此基础上,开展了多点扭矩加载标定实验,利用两种测量方案计算扭矩。实验结果表明:测力仪最大非线性误差、重复性误差<0.5%,向间干扰<3%,测力仪各向固有频率>1400 Hz,静、动态性能符合设计要求;多点扭矩加载实验中新方案均方误差降低83.4%,最大测量误差降低26.5%。验证了新方案在提高扭矩测量精度方面的有效性,具有广泛的应用前景。 展开更多
关键词 扭矩测试精度 力测量 向力传感器 测力仪设计 参数分析
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面向四维变分资料同化的NSAS积云深对流参数化方案的简化及线性化研究 被引量:5
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作者 龚建东 刘永柱 张林 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期595-616,共22页
GRAPES全球四维变分资料同化系统需要积云深对流参数化方案的线性化与伴随方案,直接采用原始复杂参数化方案进行线性化并不可行,需要发展简化光滑方案来减缓非线性与非连续性特征。GRAPES全球模式采用NSAS积云对流参数化方案,积云深对... GRAPES全球四维变分资料同化系统需要积云深对流参数化方案的线性化与伴随方案,直接采用原始复杂参数化方案进行线性化并不可行,需要发展简化光滑方案来减缓非线性与非连续性特征。GRAPES全球模式采用NSAS积云对流参数化方案,积云深对流对环境的反馈主要通过补偿下沉来实现,研究突出补偿下沉作用,忽略降水蒸发、动量反馈等贡献,形成简化方案。采用输入温、湿度廓线加入不同幅度小扰动方法,评估参数化方案计算的温度、比湿时间倾向对输入扰动的敏感性,检验非线性与非连续特征。提出避免或减缓非连续"开关"的方法,在简化方案的基础上发展了简化光滑方案。简化光滑方案与原始积云深对流方案相比,在对流触发上一致,在对流的位温与比湿倾向、降水的时序模拟等方面相似,而在减缓非线性、避免非连续性方面显著优于原始方案。基于简化光滑方案发展的线性化方案表明,对小于2倍分析增量幅度的扰动,线性化方案可以较好地模拟非线性方案的扰动发展。发展的简化光滑方案具有合理性和实用性。 展开更多
关键词 NSAS积云深对流参数 雅可比矩阵评估 与线性 GRAPES全球变分资料同
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桥梁参数化建模系统的虚拟地形及数据组织
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作者 王峰 程效军 杨海波 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期978-982,共5页
结合桥梁参数化3维建模系统的需要,提出快速的虚拟地形生成算法.该算法利用分形理论丰富地形细节,通过四叉树存储不规则三角网,提高点在三角形的检索速度,使用稀疏控制点剖分检索到的三角形,实现桥梁模型和地形的合理叠加;通过点在三角... 结合桥梁参数化3维建模系统的需要,提出快速的虚拟地形生成算法.该算法利用分形理论丰富地形细节,通过四叉树存储不规则三角网,提高点在三角形的检索速度,使用稀疏控制点剖分检索到的三角形,实现桥梁模型和地形的合理叠加;通过点在三角形的查找实现视点与地形的快速碰撞检测,从而控制了视点范围;采用树状结构有效组织地形、天空球和桥梁模型等数据,最终生成以桥梁为主的逼真场景. 展开更多
关键词 虚拟地形 叉树 分形理论 不规则三角网 参数3建模
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水下双目立体视觉对应点匹配与三维重建方法研究 被引量:12
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作者 庄苏锋 屠大维 +1 位作者 张旭 姚钦舟 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期147-154,共8页
针对水下双目立体视觉成像稠密立体匹配因不满足空气中极线约束问题,提出一种水下对应点匹配与三维测量方法,可将水下双目相机采集的立体图像校正为符合共面行对齐原则的图像对,再套用空气中成熟的立体匹配方法得到水下左右相机图像视差... 针对水下双目立体视觉成像稠密立体匹配因不满足空气中极线约束问题,提出一种水下对应点匹配与三维测量方法,可将水下双目相机采集的立体图像校正为符合共面行对齐原则的图像对,再套用空气中成熟的立体匹配方法得到水下左右相机图像视差图,从而实现水下目标的三维重建。首先,将进入相机的所有光线总和看成光场,采用四维光场参数表达对每一条光线建模,据此建立相机的折射成像模型和双目立体视觉模型并计算光线的方向向量;根据光线的光场表达将光线转化为点矢量的形式,计算方向图像上任意像点对应原图像的像素坐标并确定位置映射关系。通过插值即可快速得到符合行对齐原则的左、右方向图像,并最终获得每条光线对应的视差图。仿真结果表明,方向图像的行对齐误差小于0.8 pixel。水池实验采用事先标定的靶球作为目标物,利用随机散点主动投射以增加目标物表面的纹理信息,对靶球多次测量的均方根误差为2.8 mm,具有较高的测量精度。 展开更多
关键词 水下双目立体视觉 水下立体匹配 水下三重建 光线的四维参数化表达 水下双目立体视觉折射模型
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拟南芥子叶发育过程中叶绿体特征的量化及分布分析 被引量:4
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作者 马灵玉 王广超 +3 位作者 张曦 胡子建 沈微微 林金星 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期270-278,共9页
拟南芥子叶发育过程中叶绿体的体积、面积和形状及分布等特征对于植株生长具有重要影响,但如何对萌发过程中细胞内叶绿体的体积、面积和形状等特征进行定量和分布的相关性分析仍然存在一定空白。本研究首先使用荧光显微镜获取不同萌发... 拟南芥子叶发育过程中叶绿体的体积、面积和形状及分布等特征对于植株生长具有重要影响,但如何对萌发过程中细胞内叶绿体的体积、面积和形状等特征进行定量和分布的相关性分析仍然存在一定空白。本研究首先使用荧光显微镜获取不同萌发时期的子叶叶绿体的二维层扫图集,然后对图集进行优化及三维重构和叶绿体分割,并对叶绿体的体积、面积、及形状等特征进行量化分析,不仅获得不同尺寸、形状的叶绿体分布比例,而且将特征和分布进行四维可视化展示。此外,研究中还使用泰森多边形算法对不同属性的叶绿体进行聚类分析,进而得到不同类别的叶绿体在组织中的连接和分布信息。另外,本文通过电子显微镜成像方法,进一步确认了随着拟南芥子叶的生长,叶绿体的超微结构发生了显著变化,逐渐变大。该图像处理方法不仅能够快速识别细胞中叶绿体的不同特征及参数,还能够根据细胞中叶绿体的密度、面积、距离等特征参数对叶绿体的连接度和分布进行特异性分析,是一种功能强大且高效灵活的多细胞分析方法。 展开更多
关键词 叶绿体成像 细胞参数 可视 泰森多边形 图像处理
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具有坐标旋转变换的时空相对效应光线跟踪系统
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作者 李文强 刘志镜 黄晓峰 《应用光学》 CAS CSCD 2003年第3期14-17,共4页
 由于基于牛顿经典理论的传统光线跟踪法无法实现物体高速运动时的时空相对效应可视化,本文提出一种改进的光线跟踪系统。通过定义一组参数,使得不同惯性参照系中的坐标系的轴经旋转变换后相互对齐平行。通过建立四维数据结构及加入媒...  由于基于牛顿经典理论的传统光线跟踪法无法实现物体高速运动时的时空相对效应可视化,本文提出一种改进的光线跟踪系统。通过定义一组参数,使得不同惯性参照系中的坐标系的轴经旋转变换后相互对齐平行。通过建立四维数据结构及加入媒介信息堆栈,可以准确计算光线在媒介中的传输速度及延迟,实现时空系统中光的透射及折射现象的可视化。 展开更多
关键词 坐标旋转变换 时空相对效应 光线跟踪系统 虚拟场景 可视 数据结构 狭义相对论 时空系统 计算机模拟
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双目立体视觉成像系统水下建模与标定方法 被引量:9
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作者 刘建业 庄苏锋 +2 位作者 屠大维 张璨 金攀 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期11-23,共13页
双目视觉系统水下应用时,空气中的测量模型和标定方法失效,导致水下三维重建难以实现。提出一种水下双目立体视觉成像模型,并据此开展标定方法研究。用光线四维参数化表示方法描述水下相机成像过程,建立水下双目立体视觉成像模型;在保... 双目视觉系统水下应用时,空气中的测量模型和标定方法失效,导致水下三维重建难以实现。提出一种水下双目立体视觉成像模型,并据此开展标定方法研究。用光线四维参数化表示方法描述水下相机成像过程,建立水下双目立体视觉成像模型;在保留光线信息的基础上,根据共面约束标定出分界面法向量与空气介质厚度的初始值,并构建最优目标函数进行非线性优化,以获取高精度的标定参数。进行了系统参数标定仿真分析、系统标定实验和水下标准球棒测量实验,结果表明:系统参数标定仿真分析的平均误差为0.078 pixel,系统标定实验的平均误差小于0.12 pixel,水下标准球棒测量误差的标准差优于1.2 mm。水下实物三维重建实验进一步表明,该系统具有较好的水下三维重建效果。 展开更多
关键词 双目立体视觉 水下成像模型 相机标定 光线参数表示 重建
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