42、3D 技术在内容创作与物体扫描中的创新应用

3D 技术在内容创作与物体扫描中的创新应用

1. 多相机微环境捕捉多视角延时视频

1.1 背景与目标

自然和人造物体在不同时间尺度上会发生随时间变化的转变。目前研究物体外观随时间变化的方法较多,但对 3D 随时间变化形状建模的方法有限。为了对水果等物体的时空 3D 模型进行重建,研究团队开发了多相机微环境来捕捉多视角延时视频。

1.2 多相机微环境组成

  • 硬件组成
    • 一个 24”× 24”的胶合板底座。
    • 四个 3D 打印的可调节高度的相机塔,每个相机塔包含一个 Raspberry Pi v3 计算机和一个 Raspberry Pi v2 相机。
    • 相机塔通过 Gigabit Netgear 交换机连接到 Asus ESC4000 - G3 中央计算机。
  • 软件界面 :基于 Java 的 Swing 包实现的图形用户界面(GUI),提供“Capture”和“View”选项卡。

1.3 操作流程

  • 测试与同步
    • 捕捉样本图像以确保相机功能正常,将非功能相机标记为红色以便快速识别和更换。
    • 更新每个 Raspberry Pi 计算机的本地时间到中央计算机的时间,以减少时间漂移。
  • 图像捕捉
本研究基于扩展卡尔曼滤波(EKF)方法,构建了一套用于航天器姿态轨道协同控制的仿真系统。该系统采用参数化编程设计,具备清晰的逻辑结构和详细的代码注释,便于用户根据具体需求调整参数。所提供的案例数据可直接在MATLAB环境中运行,无需额外预处理步骤,适用于计算机科学、电子信息工程及数学等相关专业学生的课程设计、综合实践或毕业课题。 在航天工程实践中,精确的姿态轨道控制是保障深空探测、卫星组网及空间设施建设等任务成功实施的基础。扩展卡尔曼滤波作为一种适用于非线性动态系统的状态估计算法,能够有效处理系统模型中的不确定性测量噪声,因此在航天器耦合控制领域具有重要应用价值。本研究实现的系统通过模块化设计,支持用户针对不同航天器平台或任务场景进行灵活配置,例如卫星轨道维持、飞行器交会对接或地外天体定点着陆等控制问题。 为提升系统的易用性教学适用性,代码中关键算法步骤均附有说明性注释,有助于用户理解滤波器的初始化、状态预测、观测更新等核心流程。同时,系统兼容多个MATLAB版本(包括2014a、2019b及2024b),可适应不同的软件环境。通过实际操作该仿真系统,学生不仅能够深化对航天动力学控制理论的认识,还可培养工程编程能力实际问题分析技能,为后续从事相关技术研究或工程开发奠定基础。 资源来源于网络分享,仅用于学习交流使用,请勿用于商业,如有侵权请联系我删除!
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