1 上海大学 机电工程与自动化学院，上海 宝山200444
2 中国科学院 上海光学精密机械研究所 高功率激光物理联合实验室，上海 嘉定01800
本文提出一种基于CAD立体模型匹配的位姿测量方法，用于解决高功率激光装置中微小靶的高精度定位问题。该方法利用CAD文件信息构建靶的立体模型，将立体模型与3-CCD多源图像进行关联匹配，避免了传统定位方法中将多源图像单独处理产生的误差叠加问题。本文基于模型探索点的Chamfer距离转换定义靶的匹配度函数，用于评估模型与靶的匹配程度，并利用遗传算法（GA）对该函数进行寻优求解得到靶的测量位姿。针对GA容易陷入局部最优值问题，提出一种基于分层的自适应遗传算法（HAGA）提高算法的搜索精度和效率。为提升复杂工程的系统调试效率，本文利用OpenGL图形库搭建仿真系统，实现靶的仿真成像、离线算法调试等功能。仿真系统避免了系统中安装误差、加工误差以及相机环境光等诸多因素的干扰，能够更方便的对算法进行调试和验证，提高工程效率；实验还搭建了3-CCD定位测量平台用于对不同靶型准直状态的定位调整。测量结果显示靶的平移定位误差小于3.5 μm，角度误差小于0.07°，其误差小于实际测量系统的误差要求，验证了测量算法在实际工程中应用的可行性。
高功率激光装置 CAD模型 靶定位 遗传算法 OpenGL仿真 high power laser device CAD model target positioning genetic algorithm OpenGL simulation 光学 精密工程
2023, 31(14): 2040
1 西安建筑科技大学 资源工程学院，西安 710055
2 武钢资源集团 金山店矿业有限公司,大冶 435116
地下矿中深孔爆破炮孔布置设计直接影响爆破效果和生产成本，前期研究提出的基于单源最短路径的优化算法极大提升了布孔优化设计的效率，但不能完全满足生产实际的应用。分析了炮孔布置与中深孔爆破参数的关联性，将炮孔孔底距作为主要控制调节参数，应用多源点最短路径的动态规划思想，基于Floyd算法建立中深孔爆破扇形炮孔排面优化设计算法模型，解决了炮孔布置方案中预设特定炮孔参数的扇形排面布孔优化设计问题。在此基础上，基于Auto CAD平台进行二次开发中深孔爆破炮孔优化设计程序模块，并成功应用于某铁矿。中深孔爆破优化设计程序的开发，可实现地下矿中深孔爆破炮孔快速绘制，提高中深孔爆破设计质量，有效控制爆破作业成本。
中深孔爆破 炮孔设计 最短路径问题 Floyd算法 Auto CAD二次开发 medium-length-hole blasting blast hole design shortest path problem floyd algorithm secondary development of AutoCAD
1 重庆大学工业CT无损检测教育部工程研究中心, 重庆 400044
2 重庆大学光电工程学院, 重庆 400044
工业计算机断层成像(CT)扫描大尺寸和高密度工件时,会出现穿不透、扫描角度有限导致的投影数据不完备、重建伪影严重等问题。基于此,提出一种将工件的CAD设计模型作为先验知识,来实现该类对象的有限角CT重建优质图像的方法。由工件CT扫描的断层位置计算CAD模型对应的分层位置,并得到模型的像素截面;根据CT系统X射线能量和模型中各部分材质,确定和生成一幅衰减系数图像,并将其配准到一幅零灰度图像中,得到先验图像;最后对扫描投影数据进行SART+TVM+PRIOR算法重建,得到重建图像。仿真实验和实际工件扫描实验的结果显示,加入先验图像后重建的图像质量要远远优于未加入先验图像的重建结果,边缘结构更加清晰,并极大地减少了伪影。
成像系统 工业CT 投影数据不完备 CAD设计模型 先验图像 图像重建
中国电子科技集团公司第十研究所, 四川 成都 610036
该文阐述了一种高精度幅相调理机制(APMM)，具有高可靠、高线性幅相特性及快速设计等优点。通过逐级联试，可使任意多通道模组的通道间相位差一致性≤±1°，任意功能单元间幅度一致性≤±1 dB，相位一致性≤±1.5°，任意功能单元的绝对延时精度≤±1.5 ps，多倍频相对带宽的幅度平坦度≤±1 dB。该调理机制可应用于任意电子系统、任意信道化设计、任意功能电路或芯片设计等。通过大量工程应用，并得以证实，该方案切实可靠地改善了目前各类射频系统或模块单元的幅相特性。
高精度 幅相调理机制(APMM) 高可靠 快速设计 计算机辅助设计(CAD) high precision amplitude and phase modulation mechanism(APMM) high reliability fast design computer aided design(CAD)
1 南京工程学院通信工程学院, 江苏 南京 211167
2 南京理工大学计算机科学与工程学院, 江苏 南京 210094
3 南京中医药大学附属医院(江苏省中医院), 江苏 南京 210029
为解决超声乳腺肿瘤分级检测问题, 从超声射频(RF)信号的角度提出了一种有效的乳腺肿瘤分级检测方法。首先, 采用Shearlet变换提取乳腺超声RF信号的多尺度、多方向特征; 其次, 考虑Shearlet特征的高维冗余性, 采用多尺度方向二值模式(MDBP)对其进行编码, 在不损失特征信息的条件下降低特征维度; 最后, 依据医生阅片经验以及不同分级乳腺肿瘤的特征差异性, 设计出适合乳腺病变分级检测的层级二叉树SVM分类器(CBT-SVM)。在928个乳腺肿瘤患者的超声RF信号上进行验证, 大量结果表明, 提出方法可以有效实现3级、4A级～4C级、5级乳腺肿瘤的分级检测, 准确度、敏感度、特异度、PPV、NPV以及MCC分别达到89.29%、75.62%、94.54%、97%、98.3%和81.01%。
计算机辅助诊断 超声RF信号 支持向量机 Shearlet变换 CAD ultrasound RF signal support vector machine Shearlet transformation
1 中国科学院 电子学研究所, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
随着现场可编程门阵列(FPGA)器件尺寸不断增大, 计算机辅助设计(CAD)工具运行时间成为突出的问题。布线是FPGA的CAD流程中最为耗时的一个阶段, 一种能有效缩短布线时间的方法就是并行布线。本文提出一种减少FPGA时序驱动布线算法运行时间的多线程方法。该算法首先将信号按照线网的扇出数量进行排序, 再将排序后的线网均匀分配到各个线程中, 最后并发执行所有的线程。在布线质量没有受到显著影响的前提下, 即线长增加2.58%, 关键路径延时增加1.78%的情况下, 相对于传统通用布局布线工具(VPR)时序驱动布线算法8线程下的加速比为2.46。
现场可编程门阵列(FPGA) 计算机辅助设计(CAD) 并行布线 时序驱动布线 多线程 Field-Programmable Gate Array(FPGA) Computer-Aided Design(CAD) parallel routing timing-driven routing multithread 太赫兹科学与电子信息学报
2017, 15(6): 1066
俄克拉荷马大学 电机和计算机工程系,俄克拉荷马州 诺曼市 73019,美国
图像处理和特征分析在乳腺癌早期诊断中发挥着重要作用。为了将一个基于左右乳腺X光片图像密度特征不对称性的图像特征分析方法应用于乳腺癌近期发病风险的预测,训练开发了一个以多图像特征相融合的人工智能分辨模型来预测每个妇女在近期（比如，在最近一次的良性检测以后2年之内）由医学影像检测出来的早期癌症的风险程度。介绍这一个新癌症风险预测模型的基本原理，演示一个新型的人机交互式的计算机辅助图像特征分析和计算的工作平台。初步实验证明，应用这一个基于医学图像特征定量分析的模型能够取得比采用现行其他已知的乳腺癌风险因子有着显著提高的对于近期乳腺癌发病风险的预测精度,这将为建立更有效的个性化乳腺癌普查提供依据和帮助。
医学图像处理 医学图像标志物 乳腺X光图像特征的定量分析 近期乳腺癌风险评估 计算机辅助检测 medical image processing medical image markers quantitative mammographic image feature analysis near-term breast cancer risk prediction model computer-aided detection (CAD)
上海大学 机电工程与自动化学院, 上海 200072
为实现单目摄像头对一般工业零件的六自由度位姿测量, 研究了离线模板库自动建立, 图像处理以及优化匹配3个方面的问题。首先, 由STL文件格式的CAD文件建立不同观察方位下的匹配模板, 定义了一种方便模板库调用并有图像意义的位姿描述参数。然后, 对 Chamfer Match方法进行改进, 将距离映射图按边缘倾角分层, 结合模板探索点的倾角进行匹配, 在不增加运算量的情况下提升匹配度函数的灵敏性。最后, 使用加入了退火算法的遗传算法进行最优搜索, 从而提高匹配效率。实验结果表明: 基于文中的方法完成一次位姿测量耗时在500 ms以内, 搜索可以获到正确的结果。在330 mm观察距离上, 平移误差和深度方向误差分别控制在1 mm、2 mm以内, 转角误差为1°左右。得到的结果基本满足单目视觉六自由度位姿快速匹配自动测量的要求。
单目视觉 位姿测量 CAD模型 Chamfer距离 优化匹配 monocular vision pose estimation CAD model Chamfer distance Optimal matching
1 湖北文理学院机械与汽车工程学院，湖北 襄阳 441053
2 武汉科技大学汽车与交通工程学院，湖北 武汉 430081
3 汽车零部件制造装备数字化湖北省协同创新中心，湖北 襄阳 441053
获取工件目标位置和姿态的信息是实现工业机器人准确地抓取工件的关键。提出了一种用单目相机对随机堆放工件的目标进行识别和定位的方法。采用基于物体三维CAD模型的几何信息进行模板训练，对轮廓分明的工件可以实现高效的识别。结合高效的金字塔模型分层搜索策略,以及具有归一化相似性度量的匹配方式，保证了全局域范围内能训练出最合适的模板。测试目标对象是轮廓明显、具有反光特性的金属保持架工件，在随机堆放工件中进行了识别定位的实验。实验结果表明，用该方法可以准确识别随机堆放工件中的目标，目标工件在X，Y，Z轴方向上的平均定位误差为0.948 mm、1.078 mm、2.175 mm。
识别 定位 CAD模型 模板训练 金字塔搜索 recognition location CAD model temple training pyramid search
