椭圆拟合

摘要： 针对特征点匹配过程中非标准形状目标物提取的特征点具有随机性,无法对目标物上某一点持续提取;且受环境影响,特征点匹配准确率不高等问题,提出一种基于标记点的匹配方法。首先在目标物期望跟踪点附近贴上若干个标记点,再通过YOLOv3对各标记点进行识别框选;然后在提取区域内进行FAST特征点检测并选取Harris响应值最大的N个特征点进行BRISK描述并匹配;将匹配结果作为标记点的相似度描述得到各帧标记点的对应关系;将各区域内的特征点进行最小二乘法拟合椭圆求解标记点中心;最后根据标记点预设的几何关系和匹配关系实现对期望点的动态匹配。实验表明该方法相较于传统SIFT、Harris-SIFT、光流法,能在目标物背光、自然光干扰等复杂环境下对期望点实现较好的匹配效果。

摘要： 针对大尺寸螺旋焊管周长在线检测的难题,提出了一种基于CCD激光测微传感器的技术方案。该方案利用4组CCD测微传感器对螺旋焊管截面2个正交外径进行数据采集,结合螺旋焊管卷焊速度,构造截面点坐标,通过最小二乘椭圆算法对焊管截面圆进行拟合,计算出截面椭圆的周长,作为该段螺旋焊管中心截面周长的最优估计值。搭建了一套实验系统,对该技术方案进行了实验测试,实验结果表明该方法能够准确、实时检测出被测钢管周长,测量数据刷新速率优于0.1 s。与π尺作比对,两者测量结果的偏差优于±0.8 mm,满足实际生产中螺旋焊管在线检测的要求。

摘要： 针对变电站巡检过程中拍摄的圆形仪表图像偏转问题,提出了基于图像识别的圆形指针式仪表读数矫正方法。将机器人在巡检过程中采集的圆形指针式仪表图像使用数字图像处理技术进行预处理,包括滤波去噪、形态学处理等;在表盘区域内,选择相应关键点并使用五点法拟合椭圆,定位出待处理的表盘区域和表盘中心;计算表盘中心和指针中心之间的距离并根据所获得的距离矫正指针的读数,输出指针的最终正确读数。实验结果表明,与直接用Hough变换算法相比,该算法能够实现读数的自动矫正,算法复杂度低、速度快、正确率达到95.4%,满足实际需求,为实现站内设备全覆盖检测提供了技术支撑。

摘要： 将空间圆圆心、半径的拟合分解到3个平面XOZ、YOZ、XOY上进行投影计算,3个投影面上的图形均为椭圆,由于圆心的一致性,直接转化为对投影面上椭圆中心、长短半轴的拟合计算,通过对3个投影面数据的计算分析处理可得出空间圆的圆心坐标、半径值。将该算法运用到地铁洞门钢环空间形态的检测与分析,并以MATLAB编程语言为工具,开发地铁隧道圆形洞门钢环检测数据处理与分析系统。利用该系统可对洞门钢环的空间形态进行拟合,计算钢环的三维中心坐标及半径,完成钢环安装的平整度、圆度、垂直度一系列质量评价。通过工程实例,验证此计算方法和检测系统的正确性,此成果亦可为其他工程建设中构造物的空间形态检测提供参考。

摘要： 离群点可显著影响椭圆拟合的结果。针对这一问题,提出了一种基于截断最小二乘法和两种基于双点移除法的改进椭圆拟合算法。截断最小二乘法由随机采样开始,在每次迭代中选择当前拟合残差最小的数据点作为下一次迭代时的被拟合点集,并最终收敛于占据点集主体的非离群点的拟合结果;双点移除法则从完整的待拟合点集开始,每次移除拟合残差为正负最大值的一对数据点,直至剩余点的数量不超过给定比例。在实际零件的图像集上,对所提的3种算法及现有的对比算法进行了实验。结果表明,当所保留的椭圆点数较少时,两种基于双点移除法的算法的拟合精度最佳,但运行时间比基于截断最小二乘法的拟合方法长;就算法的最优性能而言,基于截断最小二乘法的改进椭圆拟合算法具有最佳的拟合精度与时间性能,其形状-位置匹配精度可达0.62像素,朝向角匹配精度可达0.6°,平均运行时间为6.5 ms。此外,所提3种算法均具有参数少、意义直观、算法性能对参数不敏感的优点。实验结果表明了所提改进椭圆拟合算法特别是基于截断最小二乘法的算法的有效性。

摘要： 在许多流体对象工业生产场合,普遍存在着装液步骤。液面与容器顶端的距离反映出了容器内液体的体积和深度信息,对生产流程的判别有着重大意义。传统的液面高度检测大多采用内嵌传感器,这些传感器需要深入到容器内部,日积月累的腐蚀会导致其检测偏差甚至失效。考虑到容器大多是各方受力均匀的圆柱体,故从容器俯侧视图观测,液面与容器顶部都呈椭圆形边缘。采用数字相机对容器俯侧视角进行拍摄,并进行图像处理,得其边缘图信息,利用椭圆拟合算法得出液面和容器顶部椭圆模型参数,计算两个椭圆在同短轴方向上的高度差,即可得出液面和容器顶部之间的距离。

摘要： 符合人类认知的三维网格模型自动分割结果可应用于许多领域研究,准确的分割也更有利于三维测量。针对现有三维网格分割结果不稳定、易受形状、姿态干扰等问题,本文采用一种基于相互可见性和表面偏移的形状直径函数来改善三维模型自动分割的结果。首先,输入网格模型,利用谱方法进行过分割;其次,基于相互可见性迭代,合并过分割块;最后,利用表面偏移的形状直径函数合并得到分割结果。利用本文分割算法对人体模型进行分割,结合传统的切片法和椭圆拟合法对分割后的部位进行围度测量,通过对比多种三维分割方法,分析本文测量结果和交互式测量软件测量的结果,证明本文分割方法效果较好,测量结果具有一定可靠性。

摘要： 裂缝密度、发育方位和充填物类型等裂缝参数的预测在很多工程领域起到非常重要的作用。在油气勘探方面,裂缝参数预测方法众多,其中基于纵波属性随入射角和方位角变化(五维地震)的裂缝预测技术具有预测范围广、分辨率高等优势,近年来受到越来越多的关注。在第一部分(Ⅰ)综述了裂缝储层等效各向异性岩石物理理论研究现状与进展的基础上,第二部分(Ⅱ)从椭圆拟合分析和基于等效各向异性岩石物理理论的裂缝参数预测两个方面,综述了具有不同复杂程度的裂缝储层五维地震预测方法研究现状。第一个方面概要介绍了AVO梯度椭圆拟合和杨氏模量椭圆拟合两种方法,AVO梯度椭圆拟合较杨氏模量椭圆拟合操作更简单,但杨氏模量椭圆拟合较AVO梯度椭圆拟合预测结果更稳定。第二个方面根据采用的岩石物理理论差异,从三个角度分别总结了当前国内外裂缝密度、裂缝方位和流体分布的五维地震预测技术研究现状。在此基础上,给出西南某页岩气工区裂缝参数预测实例。随着勘探目标预测难度的不断增大,未来应关注更稳定的模型参数化、正演算子和反演算法构建方法及复杂地层中模型参数的解耦策略研究,以提高裂缝参数预测精度,同时强各向异性介质反演理论也是未来的探索方向。

摘要： 在无人机的空中加油和交会对接环节中,为了高速且精确定位无人机外置特征光源点的质心,从而完成对无人机的位姿识别与调控,提出了一种质心定位算法。算法采用改进的Otsu算法对小尺寸光点的图片进行阈值分割,将获得的光源边缘点集随机分段进行小批量椭圆拟合,获得一定数量的质心点,再利用数学统计学方法获得最佳质心点。最后将上述的算法与传统Otsu算法、传统椭圆拟合算法、灰度质心法以及Hough圆检测算法进行实验对比,结果验证上述算法不仅能较稳定地对小尺寸光点图片进行阈值分割,并且在速度和抗干扰能力上都有着显著的优势。

摘要： 针对实际番茄特征提取环境复杂情况的问题,提出了针对不同环境应用不同颜色模型来进行阈值分割的方法。通过应用改进的n R-G、YUV两种颜色模型对不同实验环境采集的图像进行阈值分割,并结合canny边缘提取算法、fitzgibbon椭圆拟合算法提取得出番茄像素坐标与像素尺寸,以此完成番茄特征提取。为得出各种颜色模型适用环境等特点,对比各种颜色模型在光线充足果实未被遮挡、光线充足果实部分遮挡和光线较弱果实未被遮挡3种情况下特征提取成功率,并比较3种颜色模型在光线充足果实未被遮挡情况下对采集图像的降噪能力。实验结果表明:n R-G颜色模型适用于采集图像噪声较小的实验环境,对于光线较弱的实验环境该模型表现出较高且稳定的特征提取成功率;YUV颜色模型表现出对含噪图像具有较为稳定的降噪能力,且对光线较强的实验环境表现出较高的特征提取成功率。

摘要： 本文根据猪体轮廓所具有的椭圆特性提出一种简单、易行的姿态识别算法，以区分猪的不同姿态和精神状态。首先采用形态学的方法对猪体图像进行预处理，从而进行边缘提取，并对边缘上的点进行椭圆拟合，根据头颈部、躯体和四肢在空间分布的特点，来确定猪的姿势特征，再运用支持向量机分类器对不同的姿态分成正常站立，低头站立和躺卧三类，不同的姿态对应着不同的精神状态，最后得出图像中猪的精神状态。该方法对自建的猪体姿态库进行实验，实验结果验证了上述方法的有效性。

摘要： 圆形隧道一般是设计断面为标准圆的隧道，但是由于施工工艺的各种误差，以及在隧道建成投入运营后各种荷载的共同作用下，隧道断面形状逐渐发生改变，通常变形为椭圆形。本文介绍了基于全站仪断面测量数据进行椭圆拟合隧道断面的一种方法，有助于了解圆形隧道的断面变形发展趋势。

摘要： 樱桃的外径尺寸是樱桃分级的重要参考标准之一.目前对樱桃分级都是人工实现,存在主观性强、劳动强度大、不够准确等缺点.以“Bing”樱桃为研究对象,利用机器视觉技术实现对樱桃外径尺寸的检测,包括椭圆拟合、圆拟合和旋转搜索.对18个樱桃的外径进行了检测,结果表明:椭圆拟合方法最有效,与手工测量的结果相比,其标准偏差为0.48mm,能够满足实际分级需求.

摘要： 本文研究了椭圆曲线拟合的各种方法.从拟合质量、计算复杂度等方面,对每种拟合方法进行了分析和对比,并且分别对基于像散法的光探针式表面形貌测量系统图像中的椭圆进行曲线拟合,从中确定出最适合的拟合方法-加权新度量法.实验与仿真结果表明,用该拟合方法确定椭圆参数是可行的,逼近效果较好且具有较强的抗噪性.

摘要： 本文研究了汽车车轮定位参数线激光非接触测量方法,每个车轮使用三个线结构激光传感器,通过测量车轮胎冠三条特征曲线上各点的二维坐标来确定车轮的空间位置.给出了线结构激光传感器三维坐标测量模型.根据车轮轮胎上激光条图像的特点,提出了二维椭圆拟合和三维搜索算法相结合的车轮胎冠切平面求取算法.进行了相应的实验研究,定位参数的标准偏差小于1′.

摘要： 标志点的椭圆中心精确提取直接决定了相机标定和三维测量的精度。本文首先根据Otsu算法确定的梯度阈值提取椭圆边缘环状邻域；然后将环状邻域上所有的点代入基于切线拟合的对偶二次曲线的目标函数模型中，通过免疫粒子群优化算法将椭圆参数计算出来，进而实现了椭圆中心的精确定位。本文对所提的算法进行了标定实验，实验的结果显示本文算法获得的椭圆中心定位精度可达到0.03pixel±以内，同时也大大提高了三维测量精度。

摘要： 标志点的椭圆中心精确提取直接决定了相机标定和三维测量的精度。本文首先根据Otsu算法确定的梯度阈值提取椭圆边缘环状邻域；然后将环状邻域上所有的点代入基于切线拟合的对偶二次曲线的目标函数模型中，通过免疫粒子群优化算法将椭圆参数计算出来，进而实现了椭圆中心的精确定位。本文对所提的算法进行了标定实验，实验的结果显示本文算法获得的椭圆中心定位精度可达到0.03pixel±以内，同时也大大提高了三维测量精度。

摘要： 标志点的椭圆中心精确提取直接决定了相机标定和三维测量的精度。本文首先根据Otsu算法确定的梯度阈值提取椭圆边缘环状邻域；然后将环状邻域上所有的点代入基于切线拟合的对偶二次曲线的目标函数模型中，通过免疫粒子群优化算法将椭圆参数计算出来，进而实现了椭圆中心的精确定位。本文对所提的算法进行了标定实验，实验的结果显示本文算法获得的椭圆中心定位精度可达到0.03pixel±以内，同时也大大提高了三维测量精度。

摘要： 标志点的椭圆中心精确提取直接决定了相机标定和三维测量的精度。本文首先根据Otsu算法确定的梯度阈值提取椭圆边缘环状邻域；然后将环状邻域上所有的点代入基于切线拟合的对偶二次曲线的目标函数模型中，通过免疫粒子群优化算法将椭圆参数计算出来，进而实现了椭圆中心的精确定位。本文对所提的算法进行了标定实验，实验的结果显示本文算法获得的椭圆中心定位精度可达到0.03pixel±以内，同时也大大提高了三维测量精度。

摘要： 标志点的椭圆中心精确提取直接决定了相机标定和三维测量的精度。本文首先根据Otsu算法确定的梯度阈值提取椭圆边缘环状邻域；然后将环状邻域上所有的点代入基于切线拟合的对偶二次曲线的目标函数模型中，通过免疫粒子群优化算法将椭圆参数计算出来，进而实现了椭圆中心的精确定位。本文对所提的算法进行了标定实验，实验的结果显示本文算法获得的椭圆中心定位精度可达到0.03pixel±以内，同时也大大提高了三维测量精度。

摘要： 本发明提出了一种高精度椭圆拟合方法，将绝对值误差和最小化引入椭圆参数估计框架，得到一个基于L1的代数距离和最小化代价函数，克服了传统L2代价函数对噪声敏感的问题；本发明能够针对无噪声数据、高斯噪声干扰数据、非高斯噪声干扰数据获得高精度的椭圆参数拟合精度。

摘要： 本发明公开了一种基于短轴回归的参数化几何椭圆拟合方法，该方法包括建立目标的短轴回归参数，建立初始值数学模型，几何距离误差求解和加短轴的自适应迭代优化四个主要步骤；理论上圆柱体目标的任意径向截面为一个椭圆，并且椭圆轮廓由于被自身所遮挡，往往只有少量椭圆弧段信息能被获取。因此，仅小弧段的信息很难精确拟合实际椭圆模型，且现有的拟合效率低。本发明以圆拟合作为椭圆几何迭代初始值，采用已知的圆柱目标半径作为短轴回归参数，大大提高了几何迭代的效率，即使是实际的含噪情况仍可以实现高精度的拟合。

摘要： 本发明公开了基于椭圆拟合的光学低频应变检测系统与检测方法，该系统包括激光器、两个干涉仪、相位调制器、信号发生器、双路光电探测器及数据处理模块；两个干涉仪共用一个干涉臂，该共用干涉臂为参考臂；所述相位调制器设置在两个干涉仪的参考臂上；两个干涉仪由其中一个传感臂感知外部应变，而参考臂与另一传感臂用于隔绝外界干扰；本发明所述基于双干涉仪和椭圆拟合算法的光学低频应变检测方法通过在相位解调技术中引入椭圆拟合算法，以处理直流分量的偏置和通道间干涉信号的条纹可见度，可以直接计算出干涉信号的相位差，根据椭圆拟合算法计算出的相位差来计算光纤长度的变化，从而实现对低频应变的检测。

摘要： 本发明公开一种自然场景下基于椭圆拟合的表格提取方法，涉及表格提取技术领域，采用技术方案通过对自适应二值化处理后的图像使用OpenCV的findContours函数完成表格边框的提取，并进一步对提取边框进行椭圆拟合和膨胀，求得四个角点后计算投影矩阵并进行单应性变换，得到矫正后的矩形表格，该矫正后表格即为从图像中提取的表格。本方法通过对大量点的拟合，来弱化小范围的遮挡和异常文字、图章等对边框连续性和规整度的干扰。本发明还提供一种自然场景下基于椭圆拟合的表格提取系统，其利用四边形边框的四个角点和椭圆交点完成从图像中提取表格的操作，可以避免边缘不连续造成的误差，有助于表格提取后的矫正和切割。

摘要： 本发明涉及一种基于改进椭圆拟合的叠前裂缝密度估算方法，包括以下步骤：取叠前道集一个时间点的数据，分别取方位角和振幅为椭圆拟合的坐标，利用拉依达法则剔除异常值，建立正演坐标点与实际坐标点之间的最小平方差和的目标函数，同时利用最小二乘线性拟合算法计算椭圆拟合系数，作为改进高斯牛顿优化迭代算法的初始值，利用迭代算法得到最优椭圆拟合系数，据此计算裂缝密度，完成整个叠前道集的裂缝密度估算。本发明估算方法具有计算效率高、拟合精度高、对噪声的鲁棒性强等优点，有效解决了现有基于线性估计最小二乘方法不能达到最优解，使用存在一定局限性问题。

摘要： 本发明提供一种干涉系统中高精度椭圆拟合装置与椭圆拟合方法。该方法包括以下步骤：步骤一在干涉仪中引入相位调制信号；步骤二，激光信号通过光纤干涉仪生成两路干涉信号；步骤三，通过双路光电探测器将干涉信号转换为两路电信号；步骤四，两路电信号通过数据采集卡(ADC)转换为两路数字信号；步骤五，根据两路数字信号做基于椭圆拟合算法的数字化解调，得到待测信号。本发明技术方案通过在干涉仪中引入大幅度相位调制信号，使两路干涉信号组成的椭圆有足够长的弧度，解决现有技术中椭圆拟合算法在小椭圆弧度时反演椭圆参数不准确的问题，实现高精度的椭圆拟合与小幅度信号的解调。

摘要： 本发明公开了一种基于椭圆拟合的椭圆形物体分割方法，该方法通过提取图像RGB梯度值中G分量值的最大连通区域得到图像中目标区域的对象，再使用RGB超绿分割算法去除图片中背景因素的干扰，并利用顶帽变换方法去除非目标区域；结合基于距离变换和全局阈值的快速径向对称法来提取椭圆形对象的中心点；利用凹点检测和轮廓估计的方法来分割出椭圆形对象的边缘部分；最后利用基于最小二乘的椭圆拟合算法对重叠对象的被遮挡部分进行补全；该方法保证了重叠目标边缘点的准确提取；避免出现图像中因RGB色彩梯度值相近导致的对象边缘提取不完整，分割效果不理想的问题；解决了在相机视角下的二维图像中无法获取部分重叠椭圆形目标的完整轮廓问题。

摘要： 本发明公开了一种光纤振动传感相位解调的局部异常因子优化椭圆拟合方法，已有的椭圆拟合算法利用李萨如图形解决了非理想3×3耦合器所引入的解调结果误差，但在研究中没有充分考虑电路噪声与相位噪声对李萨如图形的影响。针对噪声影响提出了基于局部异常因子优化的3×3耦合器椭圆拟合解调方法，可以有效消除李萨如图形中因噪声产生的离散点。仿真结果表明该方法能够实现准确解调，利用蒙特卡洛分析得出综合误差率约为0.13%，验证了方法的稳定性。与传统最小二乘拟合方法相比，有效提高了信号解调的稳定性和精确度。

摘要： 本发明涉及基于改进的椭圆拟合优化算法测量锻件倾斜度的方法，属于锻件关键几何量检测技术领域，包括距离数据的采集并进行坐标变换、筛选样本点、通过正交几何距离模型利用PSO算法拟合椭圆、利用拟合椭圆中心拟合锻件在三维空间上的中轴线并计算倾斜度。本发明通过随机划分区域选取样本点及加权分位数筛选消除异常值簇对拟合结果的干扰并节省算力；通过构建正交几何距离残差模型可以消除高曲率偏差问题，且可获得更好的逼近效果；通过改进的PSO算法拟合椭圆获得精确度、稳定度更高的拟合椭圆；在‑3°~3°范围内的测量误差均小于0.05°，满足锻件倾斜度的测量要求。

摘要： 本发明公开一种基于椭圆短轴拟合的宽方位地震资料储层预测方法，首先在海上采集三维宽方位地震资料，然后对三维宽方位地震资料进行数据分析，得到三维地震资料的方位、偏移距及覆盖次数分布情况，在此基础上将原始宽方位地震资料分选为不同扇区，采用剩余时差校正技术将地震道集同相轴进行拉平，在拉平道集基础上对地震数据进行提高地震道集分辨率处理，然后开展储层敏感弹性参数交会分析，明确储层敏感弹性参数，对敏感参数进行叠前同时反演，最后选取储层内的任一样点在不同方位及其对称方位的敏感弹性参数值，构成敏感弹性参数平面，进行椭圆拟合计算，利用椭圆拟合结果开展储层预测。