动态隐式曲面高质量三角化

提出了一种新的动态隐式曲面的快速、高质量绘制方法。该方法首先用粒子分裂和漂移实现隐式曲面均匀采样,然后用滚球法(BPA)法对均匀采样点进行快速三角化,最后用细分法对重建网格进行细分,从而得到高质量的隐式曲面多边形化模型。对于动态变化的隐式曲面,该方法充分利用变化前后的连贯性,实现动态隐式曲面的快速绘制。     

基于采样保真性的点模型去噪

提出了一种基于采样保真性的点模型去噪算法.该算法通过移动最小二乘曲面,计算每个采样点的保真性;由法向张量投票方法,测量采样点的特征性;利用改进的双边滤波算子获得各个采样点的滤波方向,结合保真性和特征性对点模型去噪.实验结果表明,算法是鲁棒的,在剔除噪声的同时能够有效地保持曲面的几何特征.     

基于椭球约束的径向基函数隐式曲面重建

对三维点云进行隐式曲面重建是解决虚拟现实等方面所存在问题的关键.本文提出了一种基于椭球约束的径向基函数隐式曲面建模的算法,该方法在仅有点云信息的前提下仍能够非常精确地拟合点云数据.当点云稀疏时拟合后的模型可以非常好地保证模型的主要特征,但对于拟合大规模数据点集时,模型会出现冗余现象,保特征效果不理想且效率低下.需将点云进行适当分割,然后并行拟合被分割点云并将它们进行光滑拼接处理.实验效果表明该算法保特征效果非常好且效率明显提高.     

水平集方法在点云建模中的应用研究

描述了一种利用偏微分方程和变分法进行点采样几何模型的重建算法.把符号距离函数与任意函数的度量函数作为内部能量,根据能量约束最小化条件,通过水平集方法求解曲面的梯度流,使初始曲面随时间产生演化变形,直至逼近目标模型,完全消除重新初始化过程.实验表明,通过水平集方法能够把初始曲面快速自动演化变形到目标模型,对任意拓扑结构和带噪声的点云具有很强的适应能力.     

基于MKSA算法的曲面自适应采样

针对在机测量传统采样方法存在的采样点过于集中和采样区域遗漏影响曲面轮廓度的问题,将MacQueen K-means(MK)算法与模拟退火(SA)算法相结合,提出基于MKSA的复杂曲面在机测量自适应采样方法。利用MK算法生成二维质心Voronoi结构(CVT结构),将复杂曲面离散点云数据的高斯曲率绝对值作为生成CVT结构的密度函数,以方差函数为收敛准则,通过全局算法SA的退火准则设置降温系数,提高MK算法的全局寻优能力,生成全局最优的二维CVT结构;将质心点映射回原曲面,获得质心位置对应的曲面采样点,从而实现复杂曲面的自适应采样。仿真及实验结果表明:MKSA算法使曲面测量采样点分布更合理,拟合曲面与CAD模型的最大偏差及平均偏差均小于传统方法,更逼近CAD模型的理论曲面。     

单幅灰度图像在CAD建模中的应用

将基于shape from shading的三维表面重建算法应用于CAD。首先由实物表面成像模型建立基于朗伯反射模型的反射图方程;然后使用有限差分法将表面梯度离散近似,得到关于实物表面的函数方程式,利用Netwon-Raphson迭代方法求解,获得重建表面的高度函数值,重建结果符合产品模型数据转换标准,实现在CAD系统中交换;最后通过实物表面图像恢复三维表面形状,验证本算法和重建系统的可行性。     

基于曲率特征混合分类的高密度点云去噪方法

为解决复杂曲面点云在平滑去噪中存在的问题,提出基于曲率信息混合分类的特征保持点云平滑算法．该方法将平面投影与双边滤波算法相结合,采用主成分分析法对点云的局部曲率特性进行评价,使用线性组合混合分类方法将数据分为平面、次特征、富特征类型以及组合类型．针对不同特征邻域类型,提出平面类型的投影平滑方法、次特征和富特征类型的变参数双边滤波法平滑方法的线性组合方法实现点云数据的平滑去噪．将该方法用于激光三维高分辨率人体扫描系统所得到的高密度点云数据,实验结果表明该方法能够在有效光顺点云的同时保持其表面的几何特征,且简化了法向调整的繁杂运算．     

基于隐式Adams方法的螺旋曲面铣削系统稳定性预测研究EI北大核心CSCD

针对螺杆转子铣削过程中的铣削系统稳定性进行研究。首先通过模态试验获取刀具的模态参数。其次,根据盘铣刀铣削螺杆转子曲面原理建立三自由度铣削力模型和以线性时滞微分方程表示再生型颤振影响的铣削加工动力学模型,并对刀齿铣削周期进行离散。然后,提出基于隐式Adams对螺旋曲面铣削系统稳定性进行预测的方法,在利用隐式Adams方法对动力学方程进行数值求解的基础上,依据Floquet理论判断系统的稳定性,获得螺旋曲面铣削系统的稳定性叶瓣图。最终,根据稳定性叶瓣图选取加工参数进行试验,验证隐式Adams方法在螺旋曲面铣削系统的适用性。试验结果表明:数值求解结果与试验结果吻合程度较高,即采用的隐式Adams方法适用于螺旋曲面铣削系统的稳定性预测。     

基于多视图立体视觉的沙堆三维尺寸测量研究

利用从运动中恢复结构方法(SFM),提出了一种基于多视图立体视觉的沙堆三维重建及三维尺寸测量方法。首先根据SFM方法的求解不稳定特点,结合光束平差法对SFM求解过程进行分析及优化;其次针对SFM重建结果为稀疏点云的问题,利用基于面片的稠密重建算法重新生成稠密的三维点云,再利用泊松算法对密集点云进行三维曲面重建;最后获得模型的三维尺寸信息。对某建筑工地的沙堆进行了三维尺寸的测量实验,实验结果验证了该方法的有效及可行性,提高了重建能力及精度,同时考虑了目标实际测量误差与重建误差,能够满足实际智能测量的应用需求。     

立体视觉曲面重建与系统误差分析

采用立体视觉空间曲面重建技术对三维曲面表面成像进行边缘提取、图像匹配、匹配点空间位置计算等步骤,得到三维曲面表面点的空间位置,利用空间点信息对三维曲面形状进行重建,恢复曲面三维形状;并讨论了立体视觉系统的摄像机分辨率、测量范围和摄像机间距等参数之间的关系.利用该方法对堆积物表面形状及体积进行测量实验结果表明,该方法能准确、快速、方便地给出三维曲面的形状.     

导引头伺服系统的输出多采样率变结构控制

针对弹体耦合干扰力矩,摩擦力矩及参数扰动对导引头伺服系统跟踪性能的影响,基于输出多采样和区域极点配置技术,研究了导引头伺服系统的输出多采样率变结构控制,给出了确定控制器参数的方法.所设计的控制器能保证闭环系统是有界稳定的,且无需利用系统的状态作为反馈而仅利用输出采样来设计控制器,因而无须伺服机构中安装测速单元,有效节省了机构的体积和重量,有较强的实用性且易于实现.仿真结果表明,所设计的控制器对弹体耦合干扰力矩及系统参数扰动有较强的鲁棒性,且具有较高的跟踪精度,因而在导引头伺服系统这类对体积和质量有严格限制的伺服系统中具有较好的应用前景.     

拉压不同模量材料的参变量变分原理和有限元方法

对具有拉伸和压缩不同模量的材料,建立了平面静力问题的参变量变分原理.基于参变量变分原理,并结合有限元方法,将拉压不同模量平面问题转化为互补问题求解.经典的Lemke算法被用于求解此互补问题.该方法避免了应力状态的假设和刚度矩阵的更新,算法稳定,且收敛速度快.     

基于局部滤波模板的双边滤波算法研究

双边滤波器是一种以高斯核为基础的具有图像边缘保留和噪声滤除双重滤波作用的滤波器,能同时兼顾各像素值几何上的临近信息和亮度上的相似信息.为了进一步增加双边滤波器的保边作用,在传统双边滤波器的基础上,结合图像的梯度信息,将传统滤波模板改进为局部滤波模板,使图像自适应地在给出的滤波模板中选择较优模板进行滤波.实验结果证明,改进的双边滤波算法能够更好地保留图像边缘,与经典的双边滤波算法相比,在峰值信噪比和结构相似性上有了提升.     

基于双边滤波的Retinex图像增强算法

针对Retinex图像增强技术在高对比度边缘区域存在"光晕伪影"这一缺点,提出了一种基于双边滤波的Retinex算法。该算法先使用带有边缘保存功能的双边滤波将原图像分解成照度图像和反射图像,再分别采用不同的策略压缩照度图像和增强反射图像,最后把两部分图像合成为新的图像。通过从主观视觉效果和客观质量评价两方面对该算法进行检验,实验结果表明它有较好的增强效果,解决了"光晕伪影"问题。     

基于一种特殊变换的多小波构造

本文引入一种矩阵滤波器的特殊变换。任一紧支撑正交多尺度函数都可由一个简单的矩阵滤波器通过这种变换得到。由此给出一种由多尺度函数构造相应紧支撑正交多小波的算法。与传统方法相比,这种方法既不需要对罗朗多项式矩阵逐行降次,也不需要将多项矩阵分解成特殊的形式,并且不受滤波器长度的限制。可以利用该方法构造出GHM正交多小波。     

基于BOX-COX变换的桥梁结构地震易损性分析

云图法作为理论易损性曲线计算的主要方法之一,其为简化计算所作的线性、正态性和同方差性假设很多时候与实际存在偏差。为此,引入BOX-COX变换,并结合蒙特卡洛抽样,提出了一种既不需增加非线性时程分析次数,又不受云图法三个基本假设限制的易损性分析方法。并以一座预应力混凝土三跨连续梁桥为例,分别以决定系数、核密度估计曲线以及等级相关系数的显著性水平为评价指标,对基于BOX-COX变换的地震易损性分析方法的计算结果与云图法进行了分析比较,验证了该方法的有效性。研究结果表明:引入BOX-COX变换可使概率地震需求模型的线性程度提高,正态性改善,异方差性消除,保证了易损性计算结果的准确性;当概率地震需求模型存在异方差性时,使用云图法将导致结构易损性曲线计算结果的失真,且极限状态对应的损伤程度越高,该极限状态下的易损性曲线偏离实际越明显。     

一种恒虚警线谱检测算法研究

提出基于高低分辨率功率谱匹配度估计的线谱检测算法,该算法对信号分别进行高分辨率功率谱估计和多段低分辨率功率谱估计,然后以高分辨率功率谱估计为模板,用多段低分辨率功率谱估计进行校验的方式进行线谱检测。基于单频信号加高斯白噪声假设条件,理论上导出该检测方法的检测率和虚警率,并进行了仿真验证。与传统的线谱检测方法相比,该线谱检测算法不需要预知噪声功率谱,且具有恒虚警的特点。在车辆目标远距离声学检测应用中,该检测算法具有较好的检测性能。     

加筋复合材料圆筒结构的撞击识别

以加筋复合材料圆筒结构为对象,研究了复合材料结构的外部低速撞击识别问题。采用压电传感器获取发生低速撞击时在结构内产生的应力波信号。针对加筋复合材料结构的撞击位置识别,特别是监测区域边缘的位置识别问题,提出了基于传感器信号功率的两步法来估计撞击位置; 撞击载荷的重构采用系统辨识方法,通过分析系统辨识方法中传递函数的模型阶次和相关性系数的关系,提出了模型阶次选择的原则以进一步完善该方法。结果表明: 所提出的两步定位法可较好地估计所有监测区域的撞击位置,所改进的系统辨识方法可较好地识别非加筋区域上的撞击位置和撞击载荷时间历程; 当撞击点为加筋区域时,由于筋条对应力波传播的复杂影响导致撞击识别误差偏大。     

A high-accuracy monocular self-calibration method based on the essential matrix and bundle adjustment

Accurate camera calibration is necessary in photogrammetry systems. While traditional calibration methods need precise calibration pattern, this paper introduces a high-accuracy self-calibration method that doesn’t need any metric information of the scene. The proposed method combines epipolar geometry and bundle adjustment, and both intrinsic and extrinsic parameters are obtained. Synthetic data as well as real data have been used to test the method, and the simulation result shows that the mean absolute relative calibration errors of the focal lengths and the principal point are about 4.5e-4 and 8e-4, respectively, under zero-mean Gaussian noise with 0.1 pixels standard deviation. Compared with existing calibration methods, the proposed method is cost-effective and simple with comparable accuracy.     

有源脉冲噪声控制的反正切变换算法

近年来,针对有源脉冲噪声控制,提出一些较为有效的算法。由于脉冲噪声的高尖峰特性,给算法带来了不稳定。为克服这些算法的不足,提出一种基于反正切变换的滤波x最小均方差算法。该算法不需要根据脉冲噪声的先验知识估测阈值和选择参数,并且算法结构简单、易于实现。仿真结果表明该算法能有效地消除脉冲噪声,与其他几种算法相比表现了更好的收敛性和稳定性。