空间离散点的方向聚类研究

经典的聚类方法（如划分方法、层次方法等）的聚类相似度由点与点之间的距离决定。但在空间数据的分布中,数据间的方向变化往往产生不同的类簇。空间离散点的方向可以是空间的任意方向,通过将空间离散点的方向转换为其所在三角面的方向,设计并实现了空间离散点在一定方向变化阈值内的方向聚类。设计各点间等间距的金字塔形实验数据,使用空间离散点方向聚类算法成功实现了对实验数据进行聚类。以内蒙古某露天煤矿的实际测量点数据为例,使用该聚类算法成功实现对露天矿采场的测量点进行聚类。     

一种用于视点图像绘制的光线空间插值方法

光线空间表示是实现实时复杂场景自由视点视频的有效方法。提出了基于特征点检测的快速光线空间插值方法,首先采用自适应阈值提取光线空间片或图像域的特征点,然后结合遮挡问题采用相关性准则匹配特征点,根据匹配的特征点将光线空间分割成不同对象区域并进行插值,以实现快速任意视点图像绘制。实验结果表明,该方法能快速插值光线空间数据,生成的光线空间数据信噪比高、绘制的任意视点图像的主客观质量也较高。     

基于GPU加速的3D矢量场改进VolumeLIC绘制技术

纹理绘制技术通过纹理线条和颜色变化能够细致且生动地表现2D矢量场的速度、方向以及数据相关性等特征信息,但扩展到3D矢量场空间时,由于3D矢量场本身的空间特性容易造成纹理单元之间产生严重的视线遮挡问题,影响研究人员对矢量场内部固有属性特征的观察和分析.针对此问题,提出一种基于GPU加速实现的稀疏噪声纹理生成的改进3D矢量场Volume LIC绘制技术.在噪声生成部分,基于泊松盘分布以避免噪声点间的相互遮挡,采用Hilbert空间填充线遍历减少生成噪声点的规律性和人工痕迹,并通过高斯滤波核滤除高频区域生成稀疏高斯噪声.整个算法采用GPU+GLSL硬件加速机制,在噪声纹理采样时,利用GPU顶点颜色线性插值功能和片元计算方法有效地加速LIC纹理生成过程,并将卷积噪声和矢量场数据作为纹理传入GPU;采用光线投射算法实现LIC纹理的3D绘制显示,并通过光线提前终止技术和空白空间跳跃技术有效提升绘制效率;同时提供多种有效的交互分析手段查看流场内部特征.实验结果表明,该方法生成的3D纹理图像清晰、绘制效率高,能够有效地缓解3D复杂矢量场卷积数据过多引起的遮挡与混乱现象,具备良好的可视化效果.     

基于光线投射算法的混合场景可视化

体绘制技术常用于3维体数据场的可视化,其虽然可以生成高质量的投影图像,但通常不能绘制由体数据与点、线、面图形组成的混合场景。在现有的混合场景可视化方法中,有些只能绘制由体数据与面图形组成的复杂混合场景,而不能处理存在点和线的混合场景;有的则成像速度慢、成像质量差。为了能够正确地绘制复杂混合场景,采用SIMD和软件加速等技术,提出了一种速度快、成像质量高的基于光线投射算法的混合场景可视化方法,并分析了该算法所具有的3种绘制次序,以便满足不同应用的要求。该算法既可用于不同场景的绘制,又可用于平行和透视投影中。实验结果表明,该算法能够正确地绘制体数据与点、线、面图形组成的混合场景,且成像速度快,图像质量高。     

基于OpenGL的地质体三维可视化系统开发

本文所采用的可视化方法思路来自VTK(Visualization Toolkit),基本思想是基于体元的绘制方法,先使用数学插值将空间任意离散的点生成规则的点数据,并对数据点划分成N多个小体元,然后以体元为基本单位进行地质体可视化,体元划分越多,绘制越精确。具体实现是在MFC基础上,配合使用VisualC 提供的AppWizard创建出应用程序框架,再基于该框架进行OpenGL程序开发。其具有精确度高和可扩展能力强等优点。     

基于剖面的三维有限元可视化方法研究

提出了一种三维不规则数据场的任意形状截面快速剖切算法。该算法利用有限元网格共边的特点实现相交的单元体快速查找并有效减少求交计算次数。讨论了任意剖切面上的彩色云图生成方法。研究了在多剖切面的基础上,实了不规则数据场的体绘制。实践证明,该方法快速有效,效果良好。     

点云数据场剖面云图绘制算法

为考察点云数据场中关键区域物理量数据分布,提出一种点云数据场剖面云图绘制算法.将点云数据向剖面上投影,通过对获得的二维平面点集进行边界识别建立边环嵌套关系;通过确定物理量与颜色的映射关系对剖面各区域进行颜色填充,可获得点云数据场任意位置的剖面云图.应用结果表明该算法的鲁棒性和适用性较好,可用于考察点云数据场关键区域的物...     

医学图象体数据场的剖切显示方法

为了给医生提供一些全面、直观和准确的诊断信息 ,讨论了一种对医学图象体数据场进行二维和三维剖切显示的方法 ,其中对于二维剖切显示 ,可首先由用户通过人机交互的方式来给出对体数据场进行任意剖切显示的路径 ;然后运用反求工程的求解思路沿切割路径进行量化和采样来得到沿切割路径上每个采样点在对应图象坐标空间中的位置 ,并由此获得剖切平面上所有采样点的空间位置坐标 ;最后通过对体数据场进行重采样和插值操作来实现对空间体数据场的二维任意剖切显示 .对于三维剖切显示 ,可首先采用与二维剖切操作类似的图象采样和插值操作来获得纹理数据阵列 ,然后结合纹理映射技术 ,将纹理数据映射到三维坐标空间中 ,以实现数据场的三维空间剖切显示     

基于DXF的露天矿二维与三维数据处理及应用

分析基于DXF文件的露天矿地形图数据信息,提取矿区地形图二维与三维数据,利用Open Inventor库函数,进行DXF文件图元的重绘制。完成露天矿DXF文件数据接口设计,实现对矿山生产全方位、多视角、实时动态观察与分析。在AutoCAD软件与露天矿卡车计算机调度系统之间建立数据通道。通过矿区DXF文件中三维数据的提取和预处理,应用Open Inventor三维图形显示系统完成露天矿三维模型渲染和显示。该方法已成功应用于露天矿生产动态可视化监控系统中。     

油藏数值模拟中复杂等值线图的绘制方法研究

等值图是油藏数模软件前后处理程序包的一个重要表示方法.为了开发高效、实用的等值图程序模块,提出了一套完整的绘制复杂等值线图的方法.该方法利用三角单元法确定等值点,通过逐点比较进行等值线追踪,利用二次B样条方法光滑等值线,利用投影方法判断等值线是否与断层相交,并给出了确定等值点和绘制等值线时对断层和内外边界的处理方法以及对散点数据网格化的两种办法,即趋势面分析方法和距离加权平均的方法.该套方法既可以处理不规则边界,又可以处理断层和散点数据,可以满足油藏数值模拟中复杂等值线图的绘制要求.它对于实现高质量的油藏数模前后处理程序包具有重要实用意义.     

光纤光栅位移传感器在边坡监测中的应用研究

针对传统的边坡监测不能依据边坡工程实际实时动态地掌握边坡发展、变形、破坏过程的问题,提出将光纤光栅位移传感器布设在露天矿工程潜在滑动面上对位移数据进行精确采集并预警的方法。该方法根据得到的位移数据掌握边坡变形破坏过程,然后依据边坡发展变化规律判别滑坡的临滑时刻,从而作出及时准确的预警。试验结果表明,将光纤光栅位移传感器应用在边坡监测中能够得到动态的位移监测曲线,同时依此作出的预警十分准确有效。     

一种改进的Sutherland-Cohen裁剪算法

Cohen-Sutherland裁剪算法因直线与窗口边界求交点次数多而降低算法效率。提出了一种改进Sutherland-Cohen裁剪算法,将完全在窗口内和窗口外的直线判断出来,根据直线端点编码确定辅助线,利用平面上三点的关系判断直线与窗口的哪条边相交。改进的算法使得求交点次数降为最多两次,且避免计算斜率与距离,大大提高算法的效率。算法思想简单,操作方便,有利于硬件实现,对图形学的应用具有重要的实用价值。     

基于FLAC3D的露天矿边坡破坏成因研究与预测

针对某矿区发生多起大规模滑坡、崩塌等地质灾害,对露天矿的安全和正在进行的残矿回采工作造成威胁的问题,以矿区内某矿山为研究对象,利用FLAC3D软件建立露天矿坑边坡数值分析模型,采用传统地质分析方法结合数值模拟对边坡破坏成因进行分析.结果 显示,凝灰岩中发育的顺坡向节理是边坡发生滑塌的关键因素.强度折减法计算结果可知,边坡内部沿节理面形成贯通滑带,是最危险的潜在破坏面;随着时间的推移,深层节理面强度弱化,边坡可能再次发生滑塌.     

一种基于点线不变量的视觉SLAM算法

点线特征结合的视觉SLAM（同步定位与地图构建）算法中,线特征匹配准确度差会引入新的误差,点线特征误差的累积加剧了数据关联失败情况的发生．针对这一问题,本文设计了一种基于点线不变量的线特征匹配方法,该点线不变量对线段与相邻2个特征点的局部几何关系进行编码,直接在现有特征点的基础上完成线匹配,可有效提高线段匹配的速度和准确度;此外,在点线特征的融合过程引入加权思想,根据场景特征丰富程度,在构造误差函数时对点线特征的权重进行合理分配．在TUM室内数据集和KITTI道路数据集上的实验表明,与现有的点线SLAM系统相比,本文提出的点线SLAM系统有效地提高了视觉SLAM中线特征匹配的准确度,提高了特征匹配环节的运行效率,使线特征在SLAM过程中发挥了积极有效的作用,提高了系统数据关联的稳定性．     

A simulation-based risk management approach to locating facilities in open-pit mines under price and grade uncertainties

Facility location is one main decision has to be taken at the primary stages of open pit mine design. The location mainly depends on ultimate pit limits and haulage costs. Undesired technical and economic conditions, such as rising fuel, tire and labor costs in line with extracting the ore from the deeper ground by open pit mining have forced mine designers more than ever to minimize the truck haulage distances by bringing the facilities closer to the pit. The ultimate pit limit is highly subject to the commodity market and geological uncertainties. An overestimation of the pit limit increases the haulage costs, while pit limit underestimation will impose relocation/rehandling cost or leaving tied up ore. Hence, this requires a risk management approach to evaluate different facility locations. In this paper, a generic quantitative simulation-based approach was developed to manage the risk associated with the facility locations in open-pit mining because of price and grade uncertainties. The methodology was described by using a hypothetical 2D geological block model. The concept of probable pits was used to calculate the probabilities of conceivable situations that exist. These probable pits define which part of the ground might be inside the pit limit with a specific probability of occurrence. To validate the methodology, it was applied in a real case study in Iran to evaluate the location of the existing primary crusher. The results showed that the existing crusher location involves the highest risk level. It must be placed about 300 m closer to the planned pit in order to mitigate the risk about 10 times. The robustness of the results was also shown using a sensitivity analysis in the presence of 20% increase or decrease in the parameters truck haulage and crusher relocation costs. The simulation-based approach provided here also would be a helpful tool to plan a more reliable pit limit at the outset of the project given to risk-taking or risk aversion of the mine designers.     

从DEM中自动提取自然水系

为了从数字高程数据中自动提取区域水资源信息，以提高基于GIS的区域水资源勘查评价工作的效率，提出了一种从DEM中自动提取自然水系的实用方法，该方法通过DEM数据预处理，首先将其中的洼地和小平原改造成斜坡；然后依据水总是沿斜坡最陡方向流动的原理，确定DEM中每一个栅格点的水流方向，再根据各点的水流方向数据，计算出每一个栅格点的上游给水区；接着，根据栅格点上游给水区数值，用阈值法确定水系栅格点，并对水系栅格点进行筛选；最后，根据水系栅格点的水流方向，将整个水系追索出来，另外，还用该方法对试验区的DEM数据进行了自动提取自然水系的试验，其结果与用手工方法提取的水系基本一致，证明该方法是有效的。     

机载LiDAR输电线路杆塔快速定位方法研究

杆塔位置是机载激光雷达电力巡检应用中进行输电线路点云分段、杆塔提取、变化检测的基础。为了提高其自动定位的精度和效率,提出了一种适用于复杂地形的高压输电线路杆塔自动定位方法。首先在分析了输电线路点云相对高度、垂直和水平分布特征基础上,采用格网预处理剔除低位点格网、聚类分析确定候选类簇,然后利用格网垂直连续分布系数、高程分布系数和凸包系数等识别杆塔点所在格网,并以邻近格网中心作为杆塔水平位置。实验结果表明：相比前人的方法,算法的杆塔定位精度提高了11.7%,查准率和召回率分别提高了50%和20%,尤其是在地形起伏大且不连续的情况下具有较好的普适性。     

基于HOG特征和机器学习的工程车辆检测

针对智能监控在露天矿区中的应用, 提出了一种在大场景、远距离、多角度的环境下自动识别工程车辆的算法. 该算法利用梯度方向直方图特征(HOG)作为图像描述, 并结合支持向量机(SVM)训练分类器的方法, 实现图像中工程车辆的检测. 为提高检测效率和准确度, 采用Hough变换直线检测的方法提取包含目标的区域. 实验表明, 算法能够在较大分辨率的复杂图像中识别出检测目标, 有较高的准确度, 对于实验中不同的环境具有较强的鲁棒性.     

四路摄像头协同多重触控系统标定方法

四路摄像头协同多重触控系统通过拟合四路摄像头得到触点方向线,以解决多触点遮档问题。针对该原理中触点方向线构建问题,提出查找表法、消失点法和立体标定法3种系统标定方法,以实现多触点精确定位。查找表法在交互区边框上设定标定点,通过插值查找对应标定点,以光心和标定点构建触点方向线;消失点法利用触点方向上的消失点和光心构建触点方向线;立体标定法利用极线几何反投影射线构建触点方向线。误差分析实验结果表明,查找表法适用于较小尺寸平台,消失点法适用于大尺寸平台,立体标定方法精度有待提高。