为了在按摩、针灸等中医相关诊疗过程中, 高效率定位中医按诊所需腧穴。结合单目视觉标定与定位原理, 提出了一种基于三维坐标系之间转换矩阵求取的中医诊疗机械手坐标定位和转换方法。通过进行相机标定得到相机内参数并建立相机三维世界坐标系, 再基于可粘贴于机械手任意固定位置的自定义标签图像建立相机三维世界坐标系与机械手坐标系的转换关系, 通过三维坐标点建立齐次方程, 求解出最优齐次旋转矩阵(R)以及平移向量(T)。将RT齐次矩阵作为两坐标系的关键转换矩阵, 通过数学运算点坐标数据和最优转换矩阵即可得到坐标点在基于标签平面所约定坐标系中的三维坐标, 有助于完成机械手按诊位置的空间坐标转换和精准定位。以六芒星图为标签图, 基于所提出的方法, 通过仿真实验验证了本文所提方法有效性和准确性。

针对双目视觉系统在远距离目标点三维坐标测量中的问题,首先,基于双目视觉测量系统的原理,分析了双目视觉中相机标定和三维定位过程的主要误差来源;然后,推导了双目视觉三维定位测量系统与相机参数、特征点匹配精度、像元大小、焦距、基线长度与测量距离之间的导数关系。最后,通过仿真实验得到各参数对测量系统定位误差的影响。实验结果表明,该误差模型对双目视觉测量系统的设计具有一定的指导意义。

近红外漫反射光谱具有无创伤、 连续、 无感染、 速度快等诸多优势, 在人体成分无创伤检测方面有很好的应用前景。 但是在测量过程中, 随机噪声、 干扰组分以及检测条件的改变等容易导致异常光谱。 判定并剔除异常光谱对于提高近红外无创血液成分检测的可靠性具有重要意义。 首先分析了近红外漫反射光谱无创血糖检测中可能出现的异常数据类型, 提出了一种综合利用马氏距离、 光谱残差和化学值残差三个指标构造三维空间对样本集进行检验的三维坐标异常数据判定方法。 其次, 针对三层皮肤组织模型, 在参数中设置人为失误、 极端成分含量以及异常温度变化的样本, 通过蒙特卡罗（MC)模拟程序得到一组正常模拟数据以及一组包含化学值异常和光谱异常的模拟数据, 并利用三维坐标法进行异常数据的判定。 结果显示, 该方法能识别出全部异常样本, 剔除这些异常样本后, 偏最小二乘（PLS）校正模型的交互验证均方根误差（RMSECV）由212 mmol·L-1降低到11 mmol·L-1, 初步验证了该方法的可行性。 进一步, 对三位受试者开展了口服葡萄糖耐量试验（OGTT）, 通过在测量受试者血糖参考值的同时同步采集其手指部位的漫反射光谱, 获得了三组在体实验数据。 并利用三维坐标法和蒙特卡罗交互验证法进行异常数据的判定和剔除, 最后建立PLS模型比较两种异常数据判别方法的效果: 剔除三维坐标法识别出的异常数据后, 三组样本建立的校正模型的决定系数显著提升, RMSECV平均值由21 mmol·L-1降低至08 mmol·L-1, 效果优于蒙特卡罗交互验证法的结果。 这些结果表明, 基于马氏距离、 光谱残差和化学值残差的三维坐标异常数据判定方法能有效识别近红外无创血糖测量中的异常数据, 在在体成分检测应用中有显著优势。

斑马鱼行为学研究已受到越来越多的关注，其空间坐标计算是斑马鱼行为分析的基础。本文设计了一种基于双目立体视觉技术的斑马鱼行为学自动观测装置。结合p 率阈值化和模式阈值化，提出了图像阈值算法。计算斑马鱼图像轮廓像素坐标的平均值，得到单条斑马鱼的水平二维坐标X 和Y。当不同斑马鱼的Y 坐标差异较大时，对两台摄像机各自得到的斑马鱼的Y 坐标分别按大小排序，同一序号即为同一目标；当Y 坐标大小较为接近时，应用最小距离法识别同一斑马鱼。根据折射定理和观测装置结构，推导出斑马鱼三维空间坐标计算公式。算法复杂度分析显示本文提出的算法具有较少的运行时间。通过预设多条模型鱼的位置进行测试，计算结果与预设位置接近，验证了本文提出算法的正确性。

双目视觉通过模仿人类视觉来获得物体的深度信息,使机器具有从二维图像认知三维环境的能力。针对特定应用场合,建立一种自主设计的反光标志点,通过被动式反射光源发出的光来进行定位。基于双目视觉原理搭建试验平台,分析了系统硬件各组成部分技术特点,通过对系统硬件的特殊设计很好地解决了复杂背景对目标物识别定位的干扰。最后通过距离和角度测量试验,验证系统的精度。

针对现有点衍射三维坐标测量系统中的坐标高精度解调问题，提出了一种基于Levenbery-Marquardt (L-M)算法的点衍射干涉测量方法。基于L-M算法的点衍射测量技术是以点衍射干涉理论为基础，在实现干涉场相位分布信息解调的基础上运用基于L-M算法的二重迭代算法重构出点衍射源的三维坐标。为验证所提出测量方法的可行性，同时进行了计算机仿真和测量实验，并与三坐标测量机的测量结果进行了对比。结果表明：该测量方法可在xyz三维方向上100 mm×100 mm×300 mm空间范围内实现优于微米量级的测量精度。该测量方法具有不依赖算法迭代初值、测量精度高、运算速度快、抗噪声能力强等诸多优点，在三维坐标测量及测量系统的校准中具有较好的实用性。

对地球模拟器进行光学精密校准是保证双圆锥扫描红外地平仪单机地面性能测试的必要前提。采用两台电子经纬仪建立三维坐标实时测量系统, 实现对双圆锥扫描红外地平仪地球模拟器的精密光学校准。根据理论设计值作为参考值, 与实际测量值进行比较, 反复放样测量, 进而调整地球模拟器的冷热边界, 调校精度可使地球模拟器边界特征点坐标的定位误差控制在 0.2 mm之内。高精度位置控制保证了双圆锥扫描红外地平仪高精度的噪声等效角性能测试, 可以保证噪声等效角 (3σ)控制在 0.07°以下。

针对适用于双圆锥扫描红外地平仪地面检测体积相对较大的地球模拟器, 使用两台电子经纬仪建立三维坐标测量系统, 采用全测角的方法计算并实时显示被测点的三维坐标值, 可以大大提高光学校准精度。基于坐标值的计算以及地球模拟器的模拟原理, 首先对地球模拟器进行精密校准, 然后基于误差传递公式计算直角坐标的校准测试误差, 对光学校准精度进行分析, 最终实现红外地球敏感器姿态角测量的误差分析。计算与实际测量结果表明, 通过使用实时三维测量系统对地球模拟器进行精密校准后, 双圆锥扫描红外地平仪的姿态角模拟测试误差可降低到0.01°以下。验证了该测量系统在大型航天地面检测设备中的有效性与实用性。