现实中存在大量对称物体，利用三维激光扫描设备可获得对称物体的三维点云，但由于遮挡及设备本身等因素，三维点云会产生缺损。针对该问题，提出一种基于物体对称性的非完备激光三维点云分类补全方法。根据单幅二维图像中的对称关键点，建立对称平面的映射关系，根据对称平面在点云中的位置对非完备点云进行分类。针对半残缺点云，直接进行对称平面检测，然后做镜像补全；针对残缺未过半点云，与镜像点云融合后去除镜像点云中的重复数据点，完成补全；针对残缺过半点云，与镜像点云融合后利用孔洞直接修复方法补全缺失信息；针对极度残缺点云，考虑到缺失信息过多，将输入点云与镜像点云融合后再与完整的相似点云进行融合，去除冗余点完成缺失信息弥补。非完备三维点云的实际采集点云与公共数据库中点云的实验结果显示，所提补全方法能将不同类型的非完备点云补全为与完整点云极为相似的点云，验证了所提分类补全方法的有效性和可行性。

非球类物体形状结构复杂，利用点云直接进行配准易出现误匹配现象。针对该问题，引入流形上的测地距离结合物体的实际几何形状，将三维点云配准问题转换为聚类问题，提出一种基于流形聚类的多站点云配准方法。首先，将经粗配准后的三维点云划分为若干个聚类；然后，以测地距离作为聚类划分的依据更新聚类中心，同时更新刚性变换，再循环迭代此过程以获得最终配准结果；最后，由于在配准过程中计算测地距离矩阵时易产生计算消耗，引入热梯度法将点集在空间中的遍历过程转换为泊松方程的求解过程以提升效率，完成多站点云配准。在斯坦福大学公共数据集中的Bunny、Dragon等点云数据上的实验结果表明，所提方法可有效将非球类物体的配准精度整体提升20%∼30%。

在质子交换膜燃料电池(PEMFC)运行过程中, 产生的自由基会攻击质子交换膜, 使其开裂或形成孔洞, 导致电池失效。常见的改性方法是在质子交换膜(PEM)中添加自由基清除剂材料。基于此, 本文合成了Sn掺杂CeO2自由基清除剂, 通过提高Ce3+浓度来增强其在PEMFC中自由基清除性能, 避免PEM厚度迅速减薄, 从而提高质子PEMFC的耐久性。密度泛函理论计算和试验结果表明, Sn掺杂会引起CeO2产生晶格畸变, 降低氧空位形成能, 促进CeO2中Ce3+的形成。同时, Sn2+的加入可将CeO2-Sn样品中的Ce4+还原为Ce3+, 提升Ce3+的浓度, 从而提高PEM的耐久性。单电池测试结果表明, 经70 h的开路电压衰减测试, CeO2-Sn-5%改性后的质子交换膜组装的单电池电压衰减率最低(18%), 且功率保留率(56%)比其他样品更高, 表明该样品具有更优异的耐久性。

采用冷喷涂-激光熔覆顺序耦合技术，在高速列车车轴钢EA4T表面制备Ni30冷喷涂中间层后，采用激光熔覆技术制备Fe314涂层，以研究冷喷层作为激光熔覆中间层对激光熔覆车轴组织及性能的影响。试验结果表明，Ni30涂层对熔覆层和热影响区组织形貌没有影响，但改变了熔覆层界面处元素含量，并减小了热影响区面积。激光热导致强烈塑性变形的Ni30颗粒界面发生熔化，涂层与车轴钢由机械结合变为冶金结合，剪切强度由35.9 MPa提高为224.4 MPa。在性能方面，Ni30中间层导致复合试样熔覆层、热影响区的硬度和剪切强度均降低，塑韧性得到提升，从而性能更接近基体。但过多的激光热导致冷喷涂Ni30气孔聚集长大，且受激光热作用后涂层结合强度比单熔覆试样低115 MPa左右，因而接下来仍需对工艺进行优化。

获取果实生长期的外形参数指标，监控果实发育状况以及提取水果特征尺寸用于品质分级是农业中的一项重要工作。传统测量方法易损坏果实表面形态，基于二维图像特征处理的非接触式测量方法在测量各形态参数（尺寸、体积等）上具有局限性，针对该问题，提出一种自适应双向切片的非接触主动结构光式橙子外形参数三维测量方法。首先，使用主动结构光三维相机获取橙子三维点云，再利用搜索包围盒法计算其高度和直径；然后，为提高切片利用率，引入自适应条件判断相邻切片垂直面积变化率与阈值的关系来自动更新切片及更新多边形面积以计算切块体积；最后，通过累加法计算完整的橙子体积，且最终的计算值由双向计算得到的体积的均值确定。通过橙子仿真模型和两组类别真实橙子数据集上的验证，对计算值与真实值进行了回归分析。结果表明，平均耗时不大于8.354 s，其各指标的决定系数均高于0.95，橙子高度、直径及体积测量误差相较其他方法减少3.5%、0.9%、0.7%和3.6%。

作为再回收铝过程中产生的废渣, 二次铝灰具有明显的化学反应性和有毒、有害物质浸出等危险性特征。为了解决制铝行业中产生的二次铝灰堆存处置问题, 以二次铝灰为原料, 通过水洗、圆盘造粒, 再经1 200~1 400 ℃热处理, 制备了高强度陶粒。运用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对不同热处理温度下陶粒试样的物相组成和微观形貌进行分析, 并对材料堆积密度、表观密度、孔隙率以及筒压强度进行了测试。结果表明: 随着热处理温度升高, 陶粒内部结构逐渐致密化, 堆积密度、表观密度及筒压强度均随之增大; 其中, 1 400 ℃热处理后, 陶粒的主要物相为刚玉和镁铝尖晶石, 其表观密度和体积密度分别为1.82 g/cm3和1.81 g/cm3, 筒压强度可达25.7 MPa, 属于高强度陶粒。

由单幅图像重建三维结构并感知三维对象的语义理解极具挑战性。针对单幅图像难以直接生成三维重建点云问题，提出一种融合PointNet与3D-LMNet的联合优化网络模型进行三维重建并完成语义分割。基于3D-LMNet网络进行训练生成三维点云，并完成局部分割，同时，对网络损失函数进行联合优化来预测分割点云。通过分割点云的语义信息改善重建效果，生成带有语义分割信息的三维点云重建模型。针对联合训练中真值点云和预测点云类别标签无点对点的对应关系问题，引入联合优化损失函数来提高重建和分割效果，生成最终三维重建模型。通过在ShapeNet数据集上实验验证，并与PointNet和3D-LMNet单独训练相比，所提模型在平均交并比（mIoU）上提高了4.23%，在倒角距离（CD）和EMD（earth mover’s distance）上分别降低了7.97%和6.04%，联合优化网络明显改善了重建和分割的点云模型。

为研究激光功率对铝合金激光-MIG复合焊接过程稳定性的影响，采用高速摄像及NI USB-6251数据采集卡对复合焊接过程中电弧参数、熔滴过渡行为及飞溅产生行为进行了研究。结果表明：随着激光功率增大，电弧峰值电流减小，而峰值电压增大；在4 kW激光功率时，以射滴过渡为主，偶尔发生短路过渡情况，随激光功率小幅增加，短路过渡现象消失；当激光功率增大到5.5 kW时，稳定的一脉一滴过渡中出现了两脉一滴的过渡形式，降低了熔滴过渡稳定性。激光功率增大，金属蒸气对匙孔壁上液态金属剪切力也随之增强，导致匙孔壁上方飞溅产生次数增加。当激光功率为4~4.5 kW时，匙孔后壁飞溅产生次数明显多于匙孔前壁，但激光功率大于5 kW后，匙孔前后壁飞溅次数相当。最后，对匙孔前后壁熔池金属进行了受力分析，并总结了匙孔壁上方飞溅产生的机理。