成语文创产品的设计表达与方法探索

目的 基于现有文创产品特征,探索成语在产品中的文化内涵与外形体现,融合语言学理论,建立一种能够表现成语文化的文创产品设计方法。方法 在“认知联想”中介入原型范畴理论,以此为基础建立认知分级雪花模型,分析目标成语。根据其物象与意象,收集各形式作品后,简化作品图像并抽取内部形状的关键线条,同时,提取目标类别产品的外形特征轮廓。经矢量处理后形成设计元素形状参考库和产品形态素材库,再选取线条形状元素与目标产品外形,按形状文法规则进行组合并生成创新成语文创。结果 成语经过语言学的认知分析与设计学的创意转换及图像表现,能够成为一种有效的文创表达方法。结论 归纳认知语言学中的原型范畴理论对于文创产品设计的应用价值,推动成语内涵在产品外观设计与文化象征两方面的体现。     

基于立春节气的文创茶具设计与方法研究

目的研究立春节气文创茶具的设计方法,丰富文创产品种类,实现二十四节气文化的赓续和传承,为其他非物质文化遗产文创产品的开发提供参考和借鉴。方法在收集了大量立春节气资料的基础上,从茶壶、茶海、品茗杯3种茶具入手,通过型谱分析提取立春节气中的特征线条和3种茶具中的特征线条,并分别生成立春节气形态曲线库和3种茶具形态曲线库。将立春节气形态曲线库中的部分线条作为初始形状与3种茶具形态曲线库中的线条结合,采用形状文法相关推演规则生成具有立春节气气息的茶具形态曲线并进行三维软件建模。结论通过立春节气特征的文创茶具设计,验证了该提取和推演方法的可行性和合理性。将传统文化和创意茶具相结合,能提高设计对象的文化内涵,促进传统文化的发展,丰富文创产品的设计思路。     

基于区域邻接图的立体视觉边缘匹配算法

针对自然场景轮廓边缘的立体匹配问题,提出了基于区域邻接图的快速匹配算法.首先利用分水岭变换进行图像分割,根据分割区域边界确定图像中场景的轮廓边缘.基于由全局到局部、自上而下的分层匹配思想,匹配过程分为两步:第一步将轮廓边缘按其所属区域进行分组作为匹配基元进行匹配,匹配过程中根据边缘所属区域的位置,尺寸和灰度特征建立区域约束,并在边缘特征角点的引导下,按照区域邻接图采用类似区域生长的匹配策略实现边缘匹配,区域约束大大减少了边缘特征匹配的搜索空间、优化了匹配顺序.第二步则根据边缘匹配结果,以已匹配的边缘特征角点为基准点,在其引导下实现其他边缘点的快速立体匹配.实验结果表明,该算法匹配正确率能达到93%以上,是一种快速有效的立体匹配算法.     

拓扑梯度耦合FCMC的全自动图像修复优化算法

目的当前图像修复算法的损坏区域大都是依靠人工来确定,难以自动鉴定损坏区域,使其修复效率较低。此类算法通过利用像素缺失区域的间断边缘来完成填充,导致重构图像视觉间断,且都是依赖随机修复路径,增加了算法时耗。提出拓扑梯度最小重构路径耦合FCMC(Fuzzy C-mean Clustering)的全自动图像修复算法。方法基于图像损坏区域与完好区域之间的性质差异,引入模糊C均值(FCMC),通过损坏区域的聚类中心与各像素之间的距离来计算隶属度函数,设计基于FCMC的损坏区域自动鉴定算法,以自动识别待修复区域;再嵌入拓扑梯度,定义像素缺失区域的关键点选择规则,建立权重距离函数,得到像素缺失区域的连续轮廓,设计最低修复路径成本方案,完成图像重构;以PSNR(Peak Signal to Noise Ratio)为评估指标,构造图像修复反馈机制,优化修复图像。结果仿真结果显示:与当前图像修复算法相比,该算法可自动鉴定图像像素缺失区域,能够提取像素缺失区域的连续轮廓。同时,具有更好的修复视觉效果与更高的修复效率,重构图像不存在模糊与视觉不连通。结论提出的算法能够实现图像的全自动修复,可提高修复图像质量与效率。     

线切割加工软件中的图像矢量化辅助系统

介绍了在线切割加工(WEDM)软件中利用数字图像技术对图像轮廓进行提取并矢量化为直线或圆弧的方法。系统的输入包括实物扫描得到的图像、美术画、美术字等各种图案。通过二值化、噪声滤除、边缘检测处理,形成离散点集轮廓,再对离散点进行直线或者圆弧拟合,轮廓最终被矢量化为加工轮廓。可以对照初始图像修改矢量化后的结果,直到矢量图形吻合图像轮廓为止。此方法的应用大大扩展了线切割辅助软件的零件设计功能,提高了设计效率。     

基于边缘曲线光顺的图像放大算法

针对常规插值方法在图像放大时图像轮廓模糊的问题,提出了一种基于边缘的图像放大算法。算法包括边缘曲线光顺和插值放大两个步骤。第1步使用能量优化方法,从离散的边缘曲线数据恢复成连续而光顺的边缘曲线,这些曲线将图像分为若干个区域;第2步基于这些光顺曲线,针对不同的区域分别进行图像插值放大计算。使用该方法得到的放大图像边缘清晰光顺,实例证明该算法产生的图像质量高于常规算法。     

非遗文创产品重庆荣昌夏布的创新设计研究

目的探讨非遗文创产品重庆荣昌夏布的设计要素与设计方法。方法从重庆荣昌夏布的设计实证分析出发,分析创新设计要素,并提出行之有效的创新设计方法论,以构建非遗文创产品严谨、科学的开发体系。结论通过对荣昌夏布的工艺、形态、质地等方面的综合设计实践,以及创新设计要素及设计方法的构建,对非物质文化遗产文化创意产品的创新提出了行之有效的设计路径。     

使用粒子滤波和差分进化法实现轮廓跟踪

退化现象可能导致基于粒子滤波(PF)的轮廓跟踪误差增大甚至失败。为解决这一问题,提出一种将PF状态向量后验概率密度估计问题转化为最优化问题,并使用差分进化法(DE)求解轮廓跟踪算法。该算法的最优化目标函数定义为轮廓模型与运动目标边缘匹配误差;函数参数为运动参数向量;PF的状态向量分布空间作为DE的搜索空间。目标函数的最优解对应着运动参数的最优估计值。在仿真图像序列的轮廓跟踪实验中,重心位置误差不大于0.5pixel,每帧图像平均耗时约80ms。     

苏州御窑金砖文创产品设计研究

目的 苏州御窑金砖制作技艺虽然被首批列入国家级非物质文化遗产名录,但知名度却不及同期其他国家级非物质文化遗产高。为了使御窑金砖制作技艺活化传承和保护工作获得社会公众更多的关注和支持,对其文创产品设计路径进行研究。方法 分析苏州御窑金砖的造物思想、造型审美、工艺特点以及现有的文创产品情况,归纳和总结其设计的瓶颈和问题,针对问题结合文创产品特点探讨其设计路径,并通过设计实践进行论证。结果 得出御窑金砖文创产品的造物思想,以及重塑审美情感、刻画工匠精神的设计路径。结论 将古人凝结于非物质文化遗产中的无形财富提炼并物质化、产品化,是御窑金砖文创设计的重要思路,可以使更多人通过产品了解和认识其文化的精髓,唤醒大众的文化自觉。     

一种喷射沉积坯尺寸检测的快速算法

根据Zernike矩边缘检测原理,提出了3*3模板尺寸的Zernike矩亚像素边缘算子,由于该算子具有模板尺寸小的优点,故能快速、精确地检测沉积坯边缘轮廓.根据检测的边缘图像,采用特征尺寸提取算法完成沉积坯尺寸的检测.测试表明,整个沉积坯尺寸检测算法(包括边缘检测和尺寸提取)运行时间仅为0.135s,检测的特征尺寸相对误差不超过5.6%,故采用该方法能够实现沉积坯的快速、精确检测.     

一种联合优化的水声通信网路由算法设计

针对传统的无线网络路由建立算法在水下小型网络中时延及能耗代价高的问题,提出了改进的DSDV(Destination Sequenced Distance Vector)路由过程,并在此基础上设计出与拓扑结构、MAC层联合优化的算法。该算法建立了以改进的DSDV路由建立时间、能耗及路由信息的完整性为代价函数,以MAC层的包长度、包间隔、拓扑结构中的点和边数等为矢量参数的数学模型,并结合无向图的广度优先搜索算法及最短路径算法,提出了在上述矢量参数条件下代价函数的最优化设计,形成一套适用于小规模区域性观测应用背景的水声通信网的路由建立方法。仿真结果表明,在相同的物理层条件下,联合优化的算法与未优化的DSDV相比,在相同的时间内建立完整的全网路由的概率最大可提高30%。     

格网划分的双策略跟踪多边形裁剪算法

论文提出了一种高效稳定的多边形裁剪算法,算法支持带内环的平面简单多边形,同时也支持多边形的“并”和“差”等布尔运算.首先,设计了算法所需的数据结构;其次,基于直线扫描转换Bresenham算法原理提出了边网格划分的有效算法,并应用一个简单的方法避免不同网格内边的重复求交;最后,将交点分类为普通交点和顶交点,并针对这两类交点构造了不同的跟踪策略,在跟踪过程中交替、递归地应用这两个策略来确保算法处理特殊情况时的稳定性.与其它同类算法的比较表明,新算法具有更高的效率.     

一种优化的二次接线自动生成方法研究

针对已有的二次接线方法在处理继电元件时类型有限、优化效果不好且需要手工生成端子接线图的缺点,提出了一种优化的二次接线自动生成的计算机辅助设计方法。首先采用广度优先搜索算法得到原理图中元件端子的连接关系,同时提出了完全无向图中经过每个顶点一次且仅一次的最短路径算法和改进的Prim最小生成树算法,利用这两个算法可自动生成屏内安装接线图和端子接线图。实践证明,这种优化的二次接线自动生成方法提高了系统的运行速度,并解决了满足布线工艺约束下的连接导线总长度最小的屏内安装接线图和端子排图自动生成之间的瓶颈问题。     

基于遗传算法的码垛机器人路径规划应用

目的为了改进传统遗传算法在码垛机器人路径规划中可能出现的局部陷阱和过早收敛问题,以及机器人的能耗和路线平滑性问题,提出一种改进的遗传算法机器人路径规划方法。方法针对传统遗传算法存在的问题,分别对种群初始化、适应度函数、选择算子、交叉算子、变异算子的算法和方式进行调整和改进,对优秀算法进行融合。针对基本遗传算法主要着重于路径最短,从而忽视了机器人的能耗及路径平滑性等问题,设计一种综合考虑距离和转弯次数控制的适应度函数,最后将改进的算法应用于码垛机器人的路径规划中。结果仿真结果表明,相较于基本遗传算法,提出的算法搜索到的路径质量更高,不仅距离更短,同时转弯次数远远小于其他算法,路径更为平滑,验证了该算法的有效性。结论基于该算法的码垛机器人路径在兼顾距离最优的同时,路线更加平滑。由于减少了转向次数,机器人的能耗更低,同时仿真结果表明,该算法的实时性也较好。     

Contact-impact by the pinball algorithm with penalty and Lagrangian methods

Contact-impact algorithms, which are sometimes called slideline algorithms, are a computationally time-consuming part of many explicit simulations of non-linear problems because they involve many branches, so they are not amenable to vectorization, which is essential for speed on supercomputers. The pinball algorithm is a simplified slideline algorithm which is readily vectorized. Its major idea is to embed pinballs in surface elements and to enforce the impenetrability condition only to pinballs. It can be implemented in either a Lagrange multiplier or penalty method. It is shown that, in any Lagrange multiplier method, no iterations are needed to define the contact surface. Examples of solutions and running times are given.     

基于Voronoi图理论的最优刀具轨迹规划算法的研究

基于面向对象的Ｖｏｒｏｎｏｉ图理论,研究了整齐等距线与Ｖｏｒｏｎｏｉ多边形的交点存在性问题及在有瓶颈的情况下交点个数的判别定,并根据交点状点变换规则,应用三种堆栈,以线性的时间复杂实现了整齐等距线的生成和型腔加工的最优刀具轨迹规划算法。该算法已成功地应用于ＮＣ加工中。     

面向大型机场草坪的割草机器人路径规划及轨迹跟踪控制研究

为了提高割草机器人的工作效率及环境适应能力,基于移动机器人平台设计了一种既受遥控操作又能自主运行的适用于大型机场草坪作业的割草机器人。首先,运用高精度差分GPS（global positioning system,全球定位系统）采集机场草坪边界和障碍物的位置信息,根据采集的信息将机场草坪分为最少数目的凸多边形工作区域;考虑到割草机器人无法原地无半径转弯,在传统迂回式路径规划算法的基础上提出一种往返直线型路径规划算法,并在凸多边形路径规划区内推导出遍历路径的显示方程表达式。其次,运用高精度差分GPS测得割草机器人实际轨迹并与规划轨迹对比,设计了一种区间判断型轨迹纠偏算法;以执行电机的PID（proportion integration differentiation,比例积分微分）控制和区间判断型轨迹纠偏算法构造割草机器人双闭环轨迹跟踪控制器,对按传统迂回式路径和往返直线型路径行进的割草机器人进行轨迹跟踪仿真分析。最后,以自制的割草机器人为例,按往返直线型路径运行方式进行样机实验。仿真结果发现：当割草机器人跟踪当前路径到达终点后会自动调头跟踪下一条路径,验证了轨迹跟踪算法的稳定性;传统迂回式路径运行方式下割草机器人的漏割率较高,达到46.42%,而往返直线型路径运行方式下其漏割率为7.15%,明显优于传统迂回式路径仿真结果。样机实验测得的漏割率为8.89%,与仿真实验结果一致,表明所设计的轨迹跟踪算法对大型机场草坪作业割草机器人是适用的。研究结果可为大型机场草坪割草机器人的开发提供理论指导。     

SIMULATED ANNEALING AND PARALLEL PROCESSING: AN IMPLEMENTATION FOR CONSTRAINED GLOBAL DESIGN OPTIMIZATION

Global optimization becomes important as more and more complex designs are evaluated and optimized for superior performance. Often parametric designs are highly constrained, adding complexity to the design problem. In this work simulated annealing (SA), a stochastic global optimization technique, is implemented by augmenting it with a feasibility improvement scheme (FIS) that makes it possible to formulate and solve a constrained optimization problem without resorting to artificially modifying the objective function. The FIS is also found to help recover from the infeasible design space rapidly. The effectiveness of the improved algorithm is demonstrated by solving a welded beam design problem and a two part stamping optimization problem. Large scale practical design problems may prohibit the efficient use of computationally intensive iterative algorithms such as SA. Hence the FIS augmented SA algorithm is implemented on an Intel iPSC/860 parallel super-computer using a data parallel structure of the algorithm for the solution of large scale optimization problems. The numerical results demonstrate the effectiveness of the FIS as well as the parallel version of the SA algorithm. Expressions are developed for the estimation of the speedup of iterative algorithms running on a parallel computer with hyper-cube interconnection topology. Computational speedup in excess of 8 is achieved using 16 processors. The timing results given for the example problems provide guidelines to designers in the use of parallel computers for iterative processes.     

扩展工况传递路径分析方法改进

为提高扩展工况传递路径分析(OPAX)方法的精度,提出用逆子结构技术计算动刚度、测试信号降噪处理和用神经模糊逻辑算法测算载荷的改进方法。以一款微型客车为验证对象,测试系统水平和子结构水平频响函数、悬置动刚度以及车辆行驶中激励点和响应点加速度信号;利用Matlab软件建立程序,分别用改进OPAX方法和已有OPAX方法计算动刚度、载荷和传递路径贡献量;以用传统传递路径方法所得结果或测试结果作为标杆,将这三个参数分别与之作对应比较,比较显示改进方法得到的结果具有较高的精度。所作研究也丰富了OPAX方法理论。     

Adaptive nonlinear tool path optimization for five-axis machining

Current tool path computation in the CAM algorithms approximates the surface by piecewise linear interpolation. In the case of three-axis machining on a CNC machine the tool will exactly reproduce this computed tool path. However in the case of five-axis simultaneous machining the real tool path on the CNC machine will not follow the linear approximation computed by the conventional CAM algorithm. A new CAM algorithm is proposed which approximates the surface to be machined by a piecewise curved approximation. This curve represents the real tool path followed on the five-axis machine. This piecewise curved approximation is further optimized by formulating the tool path computation as the generation of a grid based on a variational smoothness penalty function. This new algorithm considerably improves the accuracy and reduces the number of blocks and machining time.