慣性約束核聚變(ICF)是除了磁約束核聚變以外目前最有可能實現的一種可控核聚變方式。ICF實驗由于其高效、可控等優(yōu)點,受到各國關于能源獲得研究方面的青睞與關注。由于ICF實驗靶場內部結構復雜,運行過程中需要精確定位和防碰撞監(jiān)測,目前國內主要防碰撞方法是人工觀測,該方法存在精度和魯棒性受到人為影響因素大,且耗用人工等問題。首先,為了實現靶場快速裝配、精確定位及自動化碰撞檢測,本文設計了一種基于CAD模型匹配的目標防碰撞檢測方法,該方法可以實現實時目標模型匹配定位,通過將已知目標的CAD模型的二維投影線框與攝像機獲取的圖像中待測物的外形輪廓進行匹配從而獲得目標的位置和姿態(tài)信息。其次,設計了基于點云最近點距離的碰撞檢測整體方案,并利用PCL點云庫以及第三方庫的一些算法,實現了點云提取算法設計,并對算法進行了改進;同時結合CAD模型匹配所得的位置姿態(tài)信息設計了基于點云坐標變換的點云跟蹤真實目標的軟件程序。然后,通過對分治遞歸法經典一維和二維最近點對進行研究,并對其進行三維推廣,同時對于三維推廣的算法中的時間復雜度和空間復雜度較高的問題進行了改進;并將改進算法與碰撞檢測問題相結合,提出了基于最近點對算法的碰撞檢測方法,并完成了程序設計。最后,搭建了試驗平臺,并對實驗系統(tǒng)的誤差來源進行了分析,完成系統(tǒng)相機的標定實驗,并且進行了枚舉法和分治法、三維經典遞歸算法與改進算法的最近點對算法的時間效率對比試驗并對實驗結果進行了分析。同時進行了模型匹配實驗和碰撞檢測實驗并對實踐結果進行了分析。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：TP391.41;TL632
【部分圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文第1章 緒論景經濟的不斷發(fā)展，各個國家對能源的需要飛速源問題已成為制約和影響著人類文明的進步和高效、清潔能源的推廣應用已成必然趨勢。我們人類不斷追求的理想能源之一。隨著科技代產生了激光技術，開啟了人們對除磁約束核的實現方式——慣性約束聚變（inertial confine該聚變方式的應用一旦實現商業(yè)化，將成為解的里程碑。慣性約束聚變是利用粒子的慣性作核聚變反應的一種方法[1]。其基本思想可以用圖

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文強激光利于研究水平和綜合國力的提升具有卓越的貢獻和重要的意義[1]。1.2 研究目的及意義在 ICF 實驗中，需要在一個直徑十幾米的由厚厚的保護墻圍成的真空球體目標腔室中，將多個高能量激光器和多個目標診斷定位設備穿過該墻。定位器由遠程控制，可以深入目標腔室，在計算機組合控制系統(tǒng)的控制下，激光器要同時均勻的轟擊目標。同時，靶室內部多臺診斷設備密集圍繞在靶室中心，如圖 1-2 所示。如果沒有先進的控制系統(tǒng)的輔助，幾個操作器經常需要人工監(jiān)測定位器的移動，避免碰撞，由于內部設備較多易產生遮擋，通過人工監(jiān)測無法達到準確判斷。本課題的研究目的在于利用計算機基于模板匹配的定位技術代替人工監(jiān)視靶室內部各設備的干涉情，從而解決人工監(jiān)測自動化程度低、安全系數低的缺點。通過距離監(jiān)測可以在每個 CAD 模型的周圍定義警戒距離，當不同部件之間的距離小于警戒距離時，系統(tǒng)會以最高優(yōu)先級來鎖定各個部件的運動，以防止各個位置調節(jié)器在并行運動中發(fā)生碰撞。

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文標對應著攝像機的傳感器元件像素，因此坐標值都是整數，它兩個坐標方向的序號，該坐標系用 Oi表示。像素坐標系的兩個用字母 u 和 v來表示，且坐標軸具有離散性和有限性。這個坐圖像物理坐標系原點的位置不同，一般來說，圖像物理坐標系像的中心，習慣上把光心在像素坐標系的投影點記為0 0(u , v )。5）物體坐標系 物體坐標系是為了描述目標物體相對于其它姿態(tài)而定義的三維坐標系，一般空間中每一個物體都有自己的31]。

【參考文獻】

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本文編號：2809604