基于车身曲面离散点的三角形网格生成

基于车身曲面的离散点,文章利用稀疏阵法搜寻法来自动生成三角形曲面。该方法首先通过曲面离散点在投影面上的投影点来生成稀疏矩阵,接着利用环形边表和边界搜寻盒来进行离散点的自动三角化。该方法算法简单,生成三角形的速度快,且生成的三角形网格适用于有限元分析和车身曲面的反求问题。文章最后给出的具体算例证明了该算法的有效性。     

基于空间多边形三角剖分的曲面分割求交算法

针对传统曲面分割求交方法存在的平面片的选取、遗漏部分交线段以及交线间断 的问题,提出一种基于空间多边形三角剖分的曲面分割求交算法。以等深度分割方法为基础, 避免了交线不连续的问题,当分割达到一定层次时以空间多边形近似曲面片,并对空间多边形 进行三角剖分,以三角形对的交线近似空间多边形之间的交线,进而以空间多边形的交线近似 曲面片的交线,最终得到相交曲面之间的交线。利用曲面片轮廓构造出的空间多边形更加接近 曲面片的真实形状,提高了逼近精度,同时对空间多边形进行三角剖分,提高了求交精度,进 而降低了丢失交线的可能性。实验验证了该算法比传统的分割法更加精确。     

曲面造型中的求交、消隐及光照处理

在作者建立的基于NURBS的曲面造型软件包中,对于曲面求交、消隐及光照的实现进行了探索。开发了曲面分割求交算法,建立了基于目标空间和图像空间的曲面线消隐算法,利用扫描线算法绘出光滑逼真的曲面光照图。这些算法实现稳定可靠,具有一定的通用性。     

解析曲面与自由曲面混合模型的约束优化重建方法

首先阐述了平面、球面、柱面、锥面、B样条曲面的表达方式和相应的点到曲面的距离函数;然后给出了解析曲面与自由曲面保持连续性所需满足的约束方程;带约束的拟合问题通过惩罚函数方法来求解.实例表明:该方法可以应用于工业零件的反求设计中.     

曲面构件一体化超声自动检测方法研究

曲面型构件超声检测工艺复杂,技术难度大,为了提高对这类零件的检测质量和效率,必须获取曲面构件的造型信息,进行路径规划,使检测路径能够贴合构件的型面.为此,分析了国内曲面构件超声检测的现状,提出了包括超声测距、曲面反求和10-DOF机械手的改进的一体化超声检测系统.系统的特点包括:①采用超声探头测距、曲面反求的方法,解决了复杂曲面构件CAD数据的问题.②采用Denavit-Hartenberg方法建立了面向曲面的检测机器人运动学模型,将反求得到的零件CAD模型离散化,通过逆向求解运动学方程,得到控制超声探头走位的运动点位文件.③基于反求得到的零件CAD数据,设计了一种灵敏度自动补偿的算法,以配合曲面构件厚度的变化.该系统具备技术成熟、成本低廉,能够用于检测各种曲面零件,适用于广大中小型企业.实验结果表明,这种方法能够成功地对曲面构件进行自动检测,检测效果良好,检测质量可靠.     

基于策略演化水平集的医学图像快速分割

医学图像分割在疾病诊断、手术规划和手术引导等实际应用中有着重要的作用。提出了一种基于策略演化水平集算法的快速医学图像分割方法,其策略是通过转换外部轮廓曲线/曲面上的点为内部轮廓曲线/曲面上的点（或做相反操作时）,检验能量函数是否减小来决策水平集演化;如此扫描内外轮廓曲线/曲面,使得分割曲线/曲面向目标边界移动。相对于传统水平集算法,该方法不需要解偏微分方程,可极大地减小计算量、提高图像分割的速度。同时,该算法克服了直接计算能量函数水平集方法中存在的问题(陷入局部能量最小和需要扫描整个图像)。最后通过2维和3维医学图像的分割实验,展示了该算法的快速性与精确性。     

曲面造型中某些关键算法的实现方法

在作者建立的基于ＮＵＲＢＳ的曲面造型软件包中，对于曲面求交、消隐及光照等关键算法的实现进行了探索。给出了曲面分割求交算法和基于目标空间和图象空间的曲面线消隐算法，利用扫描线算法绘出光滑逼真的曲面光照图。这些算法实现稳定可靠，具有一定的通用性。     

二维遗传算法用于图象动态分割

为了有效地对受噪声影响的图象进行分析,提出了两种基于二维遗传算法的图象动 态分割算法.在这些算法中:1)分别采用了以阈值曲面和模糊隶属度曲面为染色体的二维染 色体编码方式;2)采用了全局阈值化算法和模糊集合理论初始化种群;3)采用Hopfield网络 的能量函数形式,结合FCM算法和现有阈值化算法中的一般性分割准则构造适应度函数. 利用实际图象将所提出的算法与一些典型算法进行了分割比较实验,结果表明所提算法有较 好的抗噪效果.     

噪声鲁棒的分水岭网格分割算法

提出一种对逆向工程网格噪声鲁棒的分水岭分割算法.该算法在计算网格离散曲率时,针对曲率计算对网格噪声特别敏感的问题,根据拟合曲面的曲面误差估计,动态地调整拟合曲面的顶点个数,提高了曲率计算的精确性,增强了基于曲率的分水岭算法对噪声的鲁棒性;通过后续的标识、聚类和分割后处理方法,提高了算法的分割精度和效果.该算法在大量的噪声网格模型上获得了较好的分割结果,适用于逆向工程中的二次曲面识别和NURBS曲面逼近.     

基于水平集的多运动目标时空分割与跟踪

针对背景运动时的运动目标分割问题,提出了一种对视频序列中的多个运动目标进行分割和跟踪的新方法。该方法着眼于运动的且较为复杂的背景,首先利用光流约束方程和背景运动模型建立一个基于时空域的能量函数,然后用该函数进行背景运动速度的估算和运动目标的分割和跟踪。而时空域中的运动目标的最佳分割,乃是通过使该能量函数最小化来驱动时空曲面演化实现。时空曲面的演化采用了水平集PDEs(Partial Differential Equations)方法。实验中,用实际的图像序列验证了该算法及其数值实现。实验表明,该方法能够同时进行背景运动速度的估算、运动目标的分割和跟踪。     

Creating MPU implicit surfaces from unoriented point sets with orientation inference

In this paper, we extend the MPU implicits algorithm to deal with unoriented point sets while preserving its desirable properties, such as sharp feature preservation. An orientation inference algorithm is introduced to orientate the local implicit patches by solving a graph labeling problem through energy minimization. Sign consistency between local functions is exploited to infer the globally consistent orientation. To precisely model the features, we employ the affinity propagation clustering algorithm to identify the local surface patches composing the features by considering orientation consistency between data points. Sharp features can then be accurately reconstructed by performing piecewise smooth surface fitting. Experimental results are shown to demonstrate the performance of the proposed algorithm.     

Binary Orientation Trees for Volume and Surface Reconstruction from Unoriented Point Clouds

Given a complete unoriented point set, we propose a binary orientation tree (BOT) for volume and surface representation, which roughly splits the space into the interior and exterior regions with respect to the input point set. The BOTs are constructed by performing a traditional octree subdivision technique while the corners of each cell are associated with a tag indicating the in/out relationship with respect to the input point set. Starting from the root cell, a growing stage is performed to efficiently assign tags to the connected empty sub‐cells. The unresolved tags of the remaining cell corners are determined by examining their visibility via the hidden point removal operator. We show that the outliers accompanying the input point set can be effectively detected during the construction of the BOTs. After removing the outliers and resolving the in/out tags, the BOTs are ready to support any volume or surface representation techniques. To represent the surfaces, we also present a modified MPU implicits algorithm enabled to reconstruct surfaces from the input unoriented point clouds by taking advantage of the BOTs.     

基于AVR单片机的DSP算法

针对当前微处理器的高速处理性能,提出把微处理器作为基本的运算与控制单元,代替专用的数字信号处理芯片来执行控制动作。并以AVR单片机ATMEGA16L芯片为例,探讨设计过程中的程序优化策略及其他注意事项,为复杂控制算法在通信领域中的应用开辟一条新的途径。     

Hermite Radial Basis Functions Implicits

The Hermite radial basis functions (HRBF) implicits reconstruct an implicit function which interpolates or approximates scattered multivariate Hermite data (i.e. unstructured points and their corresponding normals). Experiments suggest that HRBF implicits allow the reconstruction of surfaces rich in details and behave better than previous related methods under coarse and/or non‐uniform samplings, even in the presence of close sheets. HRBF implicits theory unifies a recently introduced class of surface reconstruction methods based on radial basis functions (RBF), which incorporate normals directly in their problem formulation. Such class has the advantage of not depending on manufactured offset‐points to ensure existence of a non‐trivial implicit surface RBF interpolant. In fact, we show that HRBF implicits constitute a particular case of Hermite–Birkhoff interpolation with radial basis functions, whose main results we present here. This framework not only allows us to show connections between the present method and others but also enable us to enhance the flexibility of our method by ensuring well‐posedness of an interesting combined interpolation/regularization approach.     

A closed-form formulation of HRBF-based surface reconstruction by approximate solution

The Hermite radial basis functions (HRBFs) implicits have been used to reconstruct surfaces from scattered Hermite data points. In this work, we propose a closed-form formulation to construct HRBF-based implicits by a quasi-solution to approximate the exact one. A scheme is developed to automatically adjust the support sizes of basis functions to hold the error bound of a quasi-solution. Our method can generate an implicit function from positions and normals of scattered points without taking any global operation. Robust and efficient reconstructions are observed in our experimental tests on real data captured from a variety of scenes.     

Dart Throwing on Surfaces

In this paper we present dart throwing algorithms to generate maximal Poisson disk point sets directly on 3D surfaces. We optimize dart throwing by efficiently excluding areas of the domain that are already covered by existing darts. In the case of triangle meshes, our algorithm shows dramatic speed improvement over comparable sampling methods. The simplicity of our basic algorithm naturally extends to the sampling of other surface types, including spheres, NURBS, subdivision surfaces, and implicits. We further extend the method to handle variable density points, and the placement of arbitrary ellipsoids without overlap. Finally, we demonstrate how to adapt our algorithm to work with geodesic instead of Euclidean distance. Applications for our method include fur modeling, the placement of mosaic tiles and polygon remeshing.     

基于MEMS的精确计步算法的设计与实现

计步已经成为各种穿戴设备的基本功能,但较难实现对任意大小步长距离的精确计算,为此,设计了一种新型的计步器系统,系统硬件上采用了MPU6050传感器模块和CC2541蓝牙模块,并将传感器平置于鞋底.软件上设计了上位机,可接收MPU6050采集的足部运动数据,并计算加速度、实现坐标系变换.提出了一种脉冲提取的算法,算法能够分辨行走状态与静止状态,并提取行走状态下的加速度值,对加速度值采用积分原理计算单步步长.经测试,算法能够将任意距离步长的测量误差控制在3.4%以内.     

嵌入式数据融合系统的设计与实现

介绍了一个基于ARM9嵌入式系统的数据融合平台设计与实现过程。采用S3C2440嵌入式微处理器、ZigBee无线传感器网络和实时Linux操作系统,集成单传感器数据融合与多传感器数据融合两套算法,能够依据环境切换融合算法,并可方便地集成各种数据融合算法,特别适用于旧系统改造、流动式数据检测与控制等场合。     

四旋翼飞行器悬停算法设计与实现

以自制四旋翼飞行器为研究对象,对四旋翼飞行器悬停算法进行详细研究。控制中心通过传感器MPU6050获取飞行数据,通过获取的数据计算得到飞行姿态,然后结合气压传感器和摄像头相结合进行悬停算法的设计。程序算法主要包括四元数、PID、卡尔曼滤波和视觉定位等算法,计算得出相应的数据,最后通过控制电子调节系统驱动无刷电机完成其悬停与控制。     

隐含子群问题的研究现状

在Shor发现大整数因子分解问题的有效量子算法之后,量子计算迫使我们重新审视现有的密码系统。隐含子群问题是量子计算在群结构上的推广,它暗示通过考虑不同的群和函数来解决更困难的问题,以期找到新的指数倍快于其经典对应物的量子算法。有限交换群隐含子群问题的研究已有相对固定的研究框架和方法,而非交换群隐含子群问题的研究一直很活跃。研究表明,二面体群隐含子群问题的有效解决可能攻破基于格的唯一最短向量问题的密码体制,图同构问题可以转化为对称群隐含子群问题。文中对隐含子群问题的研究现状进行综述,希望能够吸引更多研究者对隐含子群问题的注意。最后为隐含子群问题未来的研究方向提出参考意见。