利用ABF++保角参数化的网格曲面刀轨规划

针对基于网格曲面参数化的刀轨规划中存在映射拉伸变形的问题,提出一种引入映射拉伸系数的网格曲面刀轨规划方法.首先采用ABF++保角参数化算法将网格曲面展平到参数域内;然后根据映射变形分析逐三角片地计算映射拉伸系数与梯度,并基于此将三维网格上的轨迹参数转换到参数网格上;最后根据参数域内的轨迹参数分别生成往复式刀轨与环形刀轨.以人脸模型为例进行了仿真与加工实验,验证了该方法的有效性.     

基于波前法的参数曲面有限元网格生成算法

为克服参数曲面有限元网格生成中的单元形状映射畸变问题,提出一种曲面有限元网格自动生成算法.该算法由弹性矢量确定曲面上新节点的生成方向和空间位置,利用相应的参数域网格进行新单元拓扑相容性判断.在生成闭曲面网格时,通过添加参/虚边界棱边对闭曲面边界进行调整,确保闭曲面边界信息相对其参数域的完整性;在给出闭曲面极点初始化方法和适当设置单元边线段相等条件的基础上,该算法适用于各种不同形式闭曲面的网格自动生成.实验算例表明,文中算法可生成质量良好的参数曲面和组合面有限元网格.     

自由曲面的平面映射原理及其算法

论述空间曲面的平面映射定义及其变形；分析了空间曲面的几种近似映射方法，并同时分析了各种映射方法的优缺点；针对在空间曲面应用最广泛的NURBS曲面，提出了NURBS曲面的混合映射算法；讨论了小曲率NURBS曲面平面映射的算法，并将该算法成功地应用于花纹鞋模的设计中。     

三角网格的能量优化参数化方法

三角网格参数化是纹理映射、曲面拟合与曲面重构、网格编辑等工作的基础和环节,参数化变形的大小是衡量参数化好坏的标准.为此提出一种基于变形能量优化的三角网格参数化方法.采用区域增长算法逐层展平空间三角网格,得到空间三角网格曲面的自由边界的参数化结果,并利用保形变换将自由边界的参数化结果变换为规则边界的参数化结果;同时兼顾了参数化的角度变形和面积变形,使得参数化结果具有整体变形较小的特点,并能够避免三角形折叠的现象.将该方法应用于纹理映射中的数值实验表明,其比常见的几种参数化方法具有更好的纹理映射效果.     

网格曲面参数化映射的变形补偿及其在曲面加工中的应用

针对基于网格曲面参数化的轨迹规划中存在映射变形进而影响轨迹规划精度的问题,在分析网格曲面参数化映射变形场的基础上,提出了引入映射变形补偿的计算方法,包括补偿角度变形的方向映射、补偿拉伸变形的长度映射、针对不同三角片具有不同映射变形量的大跨度映射变形处理策略.在实例分析中,对参数化结果的映射变形进行了量化评估,并生成了复杂网格曲面上的等距线环形轨迹与实际的摆线抛光轨迹,验证了所提方法能够有效地补偿映射变形,保证轨迹规划的精确性,从而能够充分发挥网格曲面参数化的降维优势.     

一种适用于球面局部区域的纹理映射算法

两步纹理映射和环境映射一般都采用球面作为中介曲面，由于球面映射算法是这两种纹理映射技术的重要组成部分，且球面映射算法还可应用于自由曲面的识别和视景生成等方面，因此，对球面映射算法进行研究具有重要的意义，为了进一步减少球面映射算法产生的纹理形变，从纹理不变形准则出发，分析了传统球面纹理映射算法及其不足之处，并在此基础上提出了一种适用于局部球面的纹理映射新算法，由于该算法考虑了面积等比约束关系，因此可显著提高纹理映射质量，实验结果表明，该算法十分有效，具有一定优势。     

各务异性网格生成及其在曲面三角化中的应用

网格生成技术在工程分析，科学计算可视化等领域有着重要的意义，为了快速进行曲面三角化，提出了一种二维各向异性网格生成方法，通过引入椭圆距离和椭圆矩阵，定义了三角形的外接椭圆，从而将Delaunay三角化方法扩展到各向异性环境中，并讨论了各向异性网格的性质，随后将各向异性网格方法应用在曲面三角化当中，并将曲面的第一基本形式作为参数域的椭圆矩阵，同时给出了曲面Delaunay三角化的定义，从而成功地利用了各向异性网格方法对曲面进行三角化，实践证明，不仅其速度要大大快于传统的三角化方法，并且该方法能统一处理各种二次曲面和裁剪NURBS曲面。     

扫掠法有限元网格生成方法

为了提高有限元网格的生成质量,扫掠法生成六面体网格过程中内部节点定位成为关键一步,在研究复杂扫掠体六面体有限元网格生成算法过程中,提出了一种基于扫掠法的六面体网格生成算法,算法利用源曲面已经划分好的网格和连接曲面的结构化网格,用仿射映射逐层投影,生成目标曲面,提出基于Roca算法的内部节点定位的新算法,运用由外向内推进的波前法思想,生成全部的六面体网格。通过实例表明,该算法快速,稳定,可靠,可处理大量复杂2.5维实体六面体网格生成问题。     

网格模型的局部编辑算法

提出一种新的网格模型局部编辑算法，该算法可以精确地控制变形区域的大小、边界和变形点的位移，克服了FFD及其改进算法的缺点．首先交互地定义一个附着在模型表面的控制网格；然后建立模型变形区域与控制网格间点的映射，再依据变形要求来编辑控制网格；最后根据映射关系反算出模型变形区域点的新位置．控制网格可以是参数曲面的控制网格，也可采用一般三角网格或预先定义的网格模板．为达到精确变形的目的，对模型与控制网格重叠的区域进行自适应细分．该算法计算简便、易于实现，并能达到很好的效果．     

用卷积曲面生成脸部皱纹的方法

将卷积曲面应用于人脸建模，提出了在个性化人脸模型上生成皱纹的新方法。运用基于图像的建模方法将通用人脸网格变形并计算出纹理图像，变形后的网格再与一个核函数卷积生成卷积曲面，通过轮廓函数调整曲面的形状而产生皱纹。将纹理图像映射到卷积曲面上使皱纹具有真实感。实验结果表明本文的方法可以通过控制轮廓函数的参数生成不同外观的皱纹。     

抗旋转和等比缩放失真的图像拷贝检测技术

现有的图像拷贝检测方法中,多数对类似噪声的图像失真比较鲁棒,而对几何类失真则比较脆弱.在几何类失真中,旋转和等比缩放失真又是最为常见的.Wu等人在2005年和2007年提出基于椭圆圆环分区的图像拷贝检测方法,试图抵抗旋转、平移、等比缩放和裁剪等几何失真.然而,椭圆形体并不具备旋转不变性,可见Wu的方法在解决旋转失真问题上并不彻底.针对旋转和等比缩放失真,提出基于圆环分区的顺序测度拷贝检测方法,由于圆环区域划分法可以保证旋转和等比缩放失真以后,圆环中的内容保持不变,因而该方法对上述2种失真具有较好的抵抗能力.同时,引入顺序测度提取圆环序列的特征,因而可以很好抵抗类似噪声失真.实验表明,在抵抗旋转和等比缩放失真方面,给出的方法均好于Wu的方法.     

车位图像畸变的矫正与拼接研究

为了实现停车场空车位的快速检测和查询,提出一种车位图像畸变的矫正与拼接方法,将相邻摄像头拍摄的具有一定重叠区域的视频图像拼接为一幅能够全面描述停车场车位信息的大视场图像,从而为停车场空车位的快速检测做准备。由于停车场摄像头安装的视角偏移和透视效应,造成拍摄的图片存在纵向和横向畸变,为了直观地显示整个停车场各个车位的占用、空闲信息,同时也为了方便车辆管理,先将各个车位逐一矫正成同视角图片,然后再进行拼接,从而便于用户直接观察停车场中的空车位,也有利于需要自动检测车位时进一步进行图像处理。     

限制失真的网格参数化方法

针对当前网格参数化效率较低、映射失真较严重的问题，提出一种限制失真的网格参数化方法。首先，预处理原始网格模型。输入原3D网格模型，采用Half-Edge数据结构来重新组织网格并切割网格模型产生相应的切缝；构建Tutte映射把3D网格映射到一个2D凸多边形域，即构建2D网格模型。然后，进行限制失真的网格参数化计算。将Tutte映射后的2D网格模型作为限制失真计算的初始数据，建立相对于原3D模型网格的失真度量函数；求得该度量函数的最小值点，即为映射后的网格坐标集合；将映射后的网格作为限制失真映射的输入网格，设定迭代终止条件，循环迭代直至迭代结束，得到收敛的最优网格坐标；在计算映射失真度时，针对等距映射失真采用Dirichlet能量函数度量，针对共形映射失真采用尽可能等距（MIPS）能量函数度量；在求解映射失真度量函数的最小值点时采用代理函数法结合组合牛顿法的最优解方法。最终，实现了该方法并开发了一个原型系统。在原型系统中，分别设计了限制等距失真和限制共形失真的网格参数化实验，对程序执行时间和失真能量下降情况进行了统计和对比，提供了相应的纹理映射效果展示。实验数据表明，所提出的方法执行效率高、映射失真能量下降快，最优值收敛质量稳定；纹理映射时纹理着色均匀、布局紧致、线条均匀，符合实际应用的标准。     

基于机器视觉的电梯导轨垂直度检测

为更有效地测量电梯导轨的垂直度,设计一种基于机器视觉的自动检测系统。利用电梯导轨垂直度检测机器人携带垂直安装在导轨上的发光圆环,使其在导轨上自主运行。通过Canny变换提取摄像机采集的成像椭圆图像边缘,拟合椭圆参数,推导发光圆环几何参数与椭圆参数的关系式,确定其圆心和法向向量。发光圆环圆心的变化反映导轨垂直度的变化,法向向量与竖直方向夹角反映导轨的扭曲方向。实验结果表明,该系统能方便准确地测量出导轨形变。     

一种快速的椭圆形窗口的裁剪算法

本文是实现椭圆形窗口对线段的快速裁剪，利用椭圆的外切长方形与线段的位置关系，对几种简单情形进行快速判断，对剩下的情况，利用预先制备的规范化表，通过映射法查表，实现对所有线段的裁剪，从而大幅度提高了裁剪速度。     

一种改进的鱼眼畸变校正算法

畸变是鱼眼镜头的最大的问题,针对这一情况,提出一种利用双椭圆模型对鱼眼镜头进行畸变校正的算法,在改善鱼眼畸变的情况下,同时能够保障实时输出;对鱼眼图像进行边缘扫描和检测,采用线性拟合的方法获取鱼眼图像的光心和半径,经过双椭圆模型寻找校正前和校正后图像的映射关系,调用GPU加速处理,达到实时输出的效果,经过实验对比,针对鱼眼镜头引起的畸变问题进行校正并且能够实时输出;     

三维视觉测量中圆中心投影误差分析方法

针对像平面上椭圆的中心不是空间圆中心在像平面上的真正投影中心这一问题,提出了一种圆中心投影误差分析方法。通过建立空间圆平面与像平面之间的映射关系,推导了空间圆中心投影误差的数学模型,并对影响中心投影误差的因素进行了仿真分析。该方法为圆中心的测量误差评估、摄像机网络布局等提供了理论依据,在实际的视觉测量工程中具有一定的应用价值。     

Generation of anisotropic mesh by ellipse packing over an unbounded domain

With the advance of the finite element method, general fluid dynamic and traffic flow problems with arbitrary boundary definition over an unbounded domain are tackled. This paper describes an algorithm for the generation of anisotropic mesh of variable element size over an unbounded 2D domain by using the advancing front ellipse packing technique. Unlike the conventional frontal method, the procedure does not start from the object boundary but starts from a convenient point within an open domain. The sequence of construction of the packing ellipses is determined by the shortest distance from the fictitious centre in such a way that the generation front is more or less a circular loop with occasional minor concave parts due to element size variation. As soon as an ellipse is added to the generation front, finite elements are directly generated by properly connecting frontal segments with the centre of the new ellipse. Ellipses are packed closely and in contact with the existing ellipses by an iterative procedure according to the specified anisotropic metric tensor. The anisotropic meshes generated by ellipse packing can also be used through a mapping process to produce parametric surface meshes of various characteristics. The size and the orientation of the ellipses in the pack are controlled by the metric tensor as derived from the principal surface curvatures. In contrast to other mesh generation schemes, the domain boundary is not considered in the process of ellipse packing, this reduces a lot of geometrical checks for intersection between frontal segments. Five examples are given to show the effectiveness and robustness of anisotropic mesh generation and the application of ellipse packing to mesh generation over various curved surfaces.     

随意图像纹理映射的补偿方法

基于局部摄影测量学的随意图像纹理映射是一种新的三维模型纹理映射方法,但其存在由局部纹理缺失引 起的纹理失真问题。提出一种纹理映射的补偿方法,即在局部摄影测量学和约束参数纹理映射方法的基础上,根据随 意图像与模型的关系确定纹理缺失区域,采用刚体转动惯量极小值测定方法和镜像方法寻找模型待映射范围内的对 称面,用对称点的纹理信息对纹理缺失区域进行纹理映射补偿。实验结果表明,对于有局部对称面的三维模型,补足 了缺失的纹理,消除了纹理拉伸失真现象。