用有限四面体单元计算三维非线性恒定磁场

本文给出了用有限四面体单元计算三维非线性恒定磁场的一般过程。用算子方程的内积表达式得到泛函方程,讨论了当场域剖分成四面体单元时,如何正确地建立相应的离散方程及用牛顿一拉夫逊法解此非线性方程的格式,简述了四面体单元的自动剖分及电磁系统吸力的计算。最后给出了计算实例。     

球面直角四面体的体积公式

诱导了在三维单位Ｓ＾３（１）上的球面直角四面体的体积公式,并为计算一般球面四面体的体积提供了数学理论依据。     

基于正四面体的八叉树法三维有限元网格生成

给出了一种新型的、比较简单的基于正则四面体的八叉树空间分解法,来生成三维有限元计算中四面体网络单元,为三维电磁场计算中的难点问题之一-网格的全自工业动生成提供一条思路.首先阐述了传统八叉树的基本思想,根据八叉树分解空间法的基本特点选择边界表述法进行前处理中的实体建模.然后在此基础上详细论述了正四面体八叉树法划分空间、直接生成四面体网络单元的基本过程.最后给出了简单实体的剖分结果作为示范.     

基于散乱点云的快速体积计算法

三维可视化体积计算基本上都是先由散乱点云构建出表面网格模型,然后基于网格模型计算体积,存在计算量大、速度慢的缺点.针对此问题提出一种快速体积计算法,首先使用改进的增量式Delaunay三角剖分对散乱点云进行四面体剖分;然后利用K近邻计算散乱点的拟合曲面和最小生成树,得到各点的法向量;由各点法向量剔除体外四面体;最后计算各四面体体积之和从而得到总体积.实验表明,该算法不仅保证了计算准确度,而且较传统算法大大提高了效率.     

一种基于多普勒天气雷达基数据的三维建模算法

根据多普勒天气雷达基数据空间呈锥状分布的特点,提出了基于基数据的移动梯状多面体三维建模算法(MTPD).该方法采用梯状多面体作为体积单元,根据雷达三维建模空间范围选择六面体索引和四面体索引两种不同模式构建三维等值面,以平衡算法效率和建模结果精度.在该算法基础上利用WebGL技术开发了多普勒天气雷达三维可视化平台.结果表明:与传统三维建模算法相比,MTPD在保证建模精度的条件下明显提升了算法效率,六面体索引模式和四面体索引模式计算效率分别提高62.5％和23.0％,四面体索引模式得到的回波三维结构更连续,基于WebGL的多普勒天气雷达三维可视化平台提供了跨平台的雷达三维展示,能够直观反映对流云的三维结构.     

基于有限元法的高压SF6断路器三维电场分析

为了满足多介质复杂结构三维电场逆问题对三维电场数值计算提出的高精度和高效率的要求,以有限元方法为基本理论,编制了基于四面体网格剖分的三维电场有限元计算平台.运用计算平台对高压SF₆断路器灭弧室内的三维电场进行了准确计算,根据灭弧室内的电场分布对动触头结构进行优化分析,得到了高压SF₆断路器内部等位线分布图、等电场强度分布图和不同动触头结构下的最大电场强度值.算例计算结果证明了该计算平台能被应用于三维电场逆问题的求解.     

超高速摄影中转镜力学特性的数值模拟

从弹性力学基本理论和三维应力应变方程出发,利用有限元结构强度分析原理,结合实验结果及转镜具体结构,建立了转镜镜面变形量、应力分布的计算机仿真原理与方法,并对四面体转镜的计算结果做了实验对比,得出了四面体转镜应力分布、应力最大点和镜面变形的定量数值．     

三维应力计的工作原理及误差分析

常规应力状态由3个正应力和3个剪应力共6个分量组成,因此,确定一点的应力状态至少需要6个单向应力计。基于三维应力状态理论,以单向应力计或压力计为基本元件,设计了一种能测试受力体内部三维应力状态的装置。该测试装置由6个单向应力计组成,且应力计的轴线构成四面体的6个棱。考虑测试装置对稳定性、合理性、便利性等技术要求,该四面体的形状可以设计为正四面体和由正方体截取的正三棱锥。根据某一方向上正应力与常规应力状态表示方法中6个应力分量之间的关系,建立了三维应力计各分量与常规应力分量之间的映射关系,并进一步导出了由三维应力计计算常规应力状态的方法及产生误差的原因。     

带尾涡面的三维复杂外形亚音速有限元计算

一、前言 对三维复杂外形的亚音速有限元分析系采用全速势方程作控制方程,用Galerkin加权余量法形成有限元方程。采用四面体线性插值单元分别对不可压流与马赫数1以下的可压流进行了计算,并给出在不同攻角下各剖面的速度、压力分布及气动力系数。     

非结构混合网格下的三维舵面流动计算研究

运用非结构混合网格上N S方程的求解技术对三维舵面的粘性绕流进行了计算研究。在物面粘性作用区,运用改进的推进层方法生成三棱柱、金字塔和四面体型混合网格;在其它流动区域采用阵面推进方法生成四面体网格。采用基于重构中心格式的格心有限体积法和SPALART-A LLM ARAS一方程湍流模型对N S方程进行空间离散,运用通量线化假设和最大特征值方法进行雅可比矩阵分裂来实现隐式高斯-赛德尔时间迭代。以某带舵面偏转的机翼模型为数值算例,系统地计算和分析了迎角、舵偏角及马赫数对舵面气动特性和舵面流动分离的影响,并将计算得到的舵面铰链力矩与实验结果进行了对比验证。数值算例表明:该方法可以为三维舵面气动力和铰链力矩的计算与分析提供有效的数值工具。     

Optimal tetrahedral mesh generation for three-dimensional point set

Three-dimensional (3D) tnangulation is a basic topic in computer graphics. It is considered very difficult to obtain the global optimal 3D triangulatlon, such as the triangulation which satisfies the max-min solid angle criterion A new method called genetic tetrahedral mesh generation algorithm (GTMGA for short) is presented. GT-MGA is based on the principle of genetic algorithm and aims at the global optimal triangulation. With a multi-objective fitness function, GTMGA is able to perform optimizations for different requirements. New crossover operator and mutation operator, polyhedron crossover and polyhedron mutation, are used in GTMGA. It is shown by the experimental results that GTMGA works better than both the 3D Delaunay triangulation and the algorithm based on local transformations.     

基于高效布尔运算的三维矢量缓冲区算法

提出了一种求解三维矢量缓冲区的算法,该算法以布尔运算为基础.算法通过对布尔运算进行深入研究的基础上,描述了布尔运算算法,分析了算法复杂度,提出了一种提高布尔运算稳定性的新方法.该稳定性方法采用了拓扑关系完整性、逻辑判断统一性和运算容差统一性这3个规则来避免运算中出现不一致的情况;根据缓冲区半径及几何元素点、边、面的拓扑关系,把基本几何元素生成基本体:空间点生成球体、空间边生成圆柱体、空间面生成拉伸体;把所有基本体进行布尔运算生成三维缓冲区.结果表明:提出的算法是可行的,能有效的求解空间对象的三维矢量缓冲区.     

基于提升格式的高光谱遥感图像压缩算法

高光谱遥感的特点是谱分辨力的提高,但其高数据维给图像进一步处理带来了困难,因此有必要对其进行有效压缩处理.该文以提升格式为基础对高光谱图像压缩算法进行了研究,充分考虑了高光谱图像的空间相关性和谱间相关性,采用自适应波段选择的谱间压缩方法,通过自适应选择信息量大并且与其他波段相关性小的波段来降低高光谱数据量,然后采用梅花形网格分解方法构造出第二代小波变换,从而对二维图像进行空间压缩,可实现提升格式的分解和完全重构.实验结果表明,谱间压缩能够保留信息丰富的波段,同时计算复杂度大大降低,以提升格式为基础的第二代小波变换比第一代小波变换取得更好的空间压缩效果.     

机械零件二维视图到零件基体的自动生成

研究了机械零件二维视图到三维实体的自动生成,讨论了其关键技术之一－零件基体的概念,进而给出了零件基体的生成算法,并在ａｕｔｏ－ＣＡＤ Ｒ１２．０上进行了该算法的验证。     

基于自标定的两视图三维重构研究

相机标定是三维重构中的关键步骤,本文对在自标定下的两视图三维几何模型恢复进行研究。先采用SURF算法得到图像匹配点对,在此基础上,利用RANSAC鲁棒估计基础矩阵;然后根据Kruppa方程所推导出的二次方程自标定出相机内参数,进一步地,通过分解本质矩阵求解出相机外参数;最后,根据三角化法求得空间三维坐标值。实验结果证实,该方法具有效性和正确性,并且能够真实地再现物体的三维模型。     

非均匀Hilbert曲线的生成算法

基于分形理论,针对Hilbert曲线处理非均匀分布的不足,提出了一种非均匀Hilbert曲线的生成算法.该算法根据数据分布密度,对子区域进行空间层次分解,构造区域连接曲线,最终以递归的方式来生成非均匀Hilbert曲线.结果表明:该算法能够对非均匀空间进行有效的处理,极大的减少曲线的路径长度和遍历曲线时的复杂度,从而打破了传统Hilbert曲线的应用局限性.     

单目视觉坐标测量方法

为了解决现代化生产中对高精度、大尺寸、三维整体现场在线测量技术的需求问题,提出了一种基于光学测头成像的单目视觉坐标测量方法。该方法以光学测头上的光学特征点作为成像目标,利用单个摄像机获取测量信息。测量过程中,通过分析光学测头上光学特征点的二维成像坐标,利用特征点之间已知的几何约束知识和摄像机的透视投影模型,建立特征点与对应像点的求解关系。通过基于奇异值分解的位姿优化算法确定特征点的空间位置坐标。根据特征点与测尖间已知的位置约束关系确定被测点的空间坐标,从而实现坐标测量目的。测试实验结果表明,该方法切实可行,系统的测量不确定度小于0.32mm。     

多光谱图像的3D EBCOT压缩编码算法

提出了一种新的多光谱图像压缩方案,三维率失真优化截取码块编码(3D EBCOT)算法根据多光谱图像的成像特点,利用非对称的三维离散小波变换去除多光谱图像的空间冗余和频域的相关性,再通过拓展改进最新的静止图像压缩标准JPEG2000中的二维率失真优化截取内嵌码块编码(2D EBCOT)算法,在比特平面编码器中引入谱间上下文,使用相应算术编码器并对经过三维小波变换后的系数进行编码,提高了多光谱图像的压缩效率．根据具体要求组织的内嵌码流,可继承获得JPEG2000标准内嵌码流抗误码等优良特性．使用该方法对一组6波段多光谱图像压缩编码后的重建图像显示,具有比三维小波分层树集合分割排序编码的算法(3D SPIHT)具有更好的图像质量和压缩性能．     

Layer-Constrained Triangulated Irregular Network Algorithm Based on Ground Penetrating Radar Data and Its Application

In this paper,a layer-constrained triangulated irregular network (LC-TIN) algorithm is proposed for three-dimensional (3D) modelling,and applied to construct a 3D model for geological disease information based on ground penetrating radar (GPR) data.Compared with the traditional TIN algorithm,the LC-TIN algorithm introduced a layer constraint to the discrete data points during the 3D modelling process,and it can dynamically construct networks from layer to layer and implement 3D modelling for arbitrary shapes with high precision.The experimental results validated this method,the proposed algorithm not only can maintain the rationality of triangulation network,but also can obtain a good generation speed.In addition,the algorithm is also introduced to our self-developed 3D visualization platform,which utilized GPR data to model geological diseases.Therefore the feasibility of the algorithm is verified in the practical application.     

Layer-Constrained Triangulated Irregular Network Algorithm Based on Ground Penetrating Radar Data and Its Application

In this paper,a layer-constrained triangulated irregular network (LC-TIN) algorithm is proposed for three-dimensional (3D) modelling,and applied to construct a 3 D model for geological disease information based on ground penetrating radar (GPR) data.Compared with the traditional TIN algorithm,the LC-TIN algorithm introduced a layer constraint to the discrete data points during the 3D modelling process,and it can dynamically construct networks from layer to layer and implement 3D modelling for arbitrary shapes with high precision.The experimental results validated this method,the proposed algorithm not only can maintain the rationality of triangulation network,but also can obtain a good generation speed.In addition,the algorithm is also introduced to our self-developed 3D visualization platform,which utilized GPR data to model geological diseases.Therefore the feasibility of the algorithm is verified in the practical application.