针对当前手势识别算法易受光线变化、复杂场景等干扰, 从而导致手势识别准确性下降的问题, 定义了一种体感控制与深度相机的手势识别算法。所提出的手势识别方法结合了体感控制(Leap Motion)传感器和Kinect深度传感器, 可以有效提高手势识别精度与鲁棒性。通过体感控制传感器提取指尖与手的质心距离、指尖与手掌平面的高度、指尖与手掌中心的角度, 以及指尖在手参照系统中的3D位置; 通过Kinect深度传感器来提取手指样本与手部中心的距离、手部轮廓的局部曲率、手部形状的连通区域以及距离特征之间的相似性; 为了结合两种不同传感器数据的互补信息, 摒弃冗余, 通过采集的指尖3D位置, 找到旋转平移参数, 以最小化所有采集帧中指尖点的平均投影误差来定义一种联合校准方法, 确定体感控制传感器和Kinect深度传感器的外部参数, 完成两种传感器坐标转换; 采用支持向量机(SVM)进行分类学习, 完成手势识别任务。实验表明: 相对于已有的手势识别算法, 所提算法不仅在Jochen.Triesch手势数据库中具有更高的平均识别率, 约为97%, 而且在不同光线、不同肤色和背景的复杂环境下, 其同样具有更高的准确率与稳健性。

为提升城市园林等类型景观的建模精度，以激光三维点云为技术基础，设计一种三维景观建模方法。采用激光三维点云立体式非接触测量技术，获取景观表面数据点三维坐标，在一个坐标系内统一化各角度点云数据，将顺序点间的最远距离作为滤波标准，设定超过标准点为固定端点，平滑处理图像点云，采用三角形网格参数化策略，映射三维网格模型至二维平面中，取得特征点纹理坐标，利用调和映射算法求解非约束点的纹理坐标，通过自适应部分调整策略，优化点云数据纹理，得到最终的景观模型。试验采集研究区域中一处景观的三维数据，结合景观模型效果与评估指标值得出，所提方法能够有效建立模型，且精准度较高，模型细节信息保存得相对完整。

无人机（UAV）的姿态角参数是衡量无人机飞行性能的重要参数。传统测量方法中UAV装置的各类传感器受UAV本身影响会产生较大数据误差，现有的视觉测量方法受光线影响，对标记点的识别精度有限，因而提出了一种基于激光投射和视觉的UAV姿态角测量方法。通过全站仪数据确定标记点在世界坐标系下的三维位置，并由搭载于UAV的激光发射器向前侧及左右两侧的幕布发射激光，相机实时捕捉并解算幕布上激光点的位移信息，通过激光点与标记点的几何关系及Rodrigues旋转公式求解UAV姿态角。实验结果表明，所提方法的姿态角解算误差在0.2°以下，可满足UAV姿态角度测量的精度要求。

在雷达测量精度检测中需要将大地坐标转换为雷达坐标以获得目标的真值。首先,介绍了大地坐标系与雷达坐标系的相互转换方法。然后,从大地成果测量误差、雷达参考点选择误差及雷达正北标定误差方面分析了坐标转换误差,并利用某连续波雷达实际测量数据给出了误差仿真结果。最后,提出了提高雷达测量精度的方位角与原点修正方法。将所提方法应用到上述连续波测量雷达中,可使目标真值更为准确,明显减小坐标转换误差对雷达测量精度的影响,进而能更准确地反应雷达测量精度。

随着图像处理技术的发展、嵌入式硬件的进步, 无人机 (UAV) 的机器视觉成为一个十分热门的研究领域。UAV 自动降落控制是 UAV 飞行控制系统的关键技术之一, 对 UAV 降落的稳定性、精确性、可靠性、实时性具有重要的作用。针对车载 UAV 自动返航降落误差大的缺点, 通过机载视觉处理单元对 UAV 降落的平台进行图像处理后, 将获取的 UAV 和降落平台的位置信息通过坐标转换算法转换为真实坐标信息, 然后通过模拟遥控器杆量的方式来控制 UAV 实现精准降落。实验表明, 利用所提出方法能够精准识别 UAV 降落平台, 与只有 GPS 定位的实验结果相比, 该方法能够有效地增加 UAV 降落的精度, 具有一定的实际应用价值。

针对现有的测量系统中线结构光标定方法存在的局限性,设计了一种新的标定方法。该方法通过避免光条与靶标参照物上的棋盘相交,提高了特征点的提取精度,并通过增加用于拟合光平面的特征点数量来提高标定的精度。连接光条中心任意特征点与相机中心以形成一条直线;联立直线方程与靶标参照物平面方程,求解特征点在相机坐标系下的坐标,继而求解2条及以上的光条中心点在相机坐标系下的坐标;基于最小二乘法,利用所有光条中心特征点计算光平面在相机坐标系下的方程。实验结果表明,该方法的准确性和鲁棒性均优于现有的标定方法。

针对车载三维激光雷达在工作前需要对安装外参数进行标定的问题, 综合考虑激光雷达的扫描光束不可见、多线式扫描等特点, 提出了一种激光雷达外参数的标定方法。首先对普通纸箱进行扫描, 以纸箱两个侧面和地面间的相互垂直关系作为约束, 采用随机抽样一致性算法(RANSAC)在获取的点云数据中拟合出三个平面的初始模型, 并通过旋转、平移步骤优化平面模型的拟合精度, 从最优模型中提取同名向量和同名点; 然后基于空间向量的三维坐标系转换模型, 对激光雷达的旋转和平移参数进行求解, 只需采集一次数据即可完成所有外参数的标定; 最后结合仿真和在标定后对室外环境三维重建的结果, 验证了算法的有效性。

针对靶场经纬仪设备操作手实战经验少、训练成本高的问题，设计并实现了基于Vega Prime的光电经纬仪电荷耦合传感器 (Charge Coupled Device, CCD)图像仿真系统。对任务弹道数据进行了分析，建立了地心直角坐标系与仿真系统坐标系之间的转换关系，获得了目标在仿真场景中的理论位置，并通过解算得到了姿态数据。根据CCD传感器的光学系统参数，计算了仿真图像的理论视场角。实践结果表明，该仿真系统从目标仿真和视场仿真两方面渲染图像，可确保目标的轨迹与姿态更符合真实任务的情况。对操作手进行了针对性训练，使其熟悉了任务流程，从而提高了训练效率。

武威重离子治癌装置回旋注入系统由自重50余吨的回旋加速器和离子源等多个元件组成,由于离子源和回旋加速器的上下共架结构及回旋注入系统自身过于紧凑等原因,给各元件的安装准直工作增加了难度。借助于激光跟踪仪和三维控制网,通过自下而上分级准直安装及高空架设仪器的方法,克服了通视条件不足等困难,有效提高了工作效率,所有的安装元件误差都控制在0.10 mm以内,其结果好于该装置的安装精度要求。回旋注入系统已成功出束,各项指标均已达到或优于设计指标,从而验证了准直安装工作的准确性与可行性。