基于Loop细分算法的人体模型网格平滑

网格平滑是实现三维模型离散造型的主要方法。为了实现数字人体几何模型的光顺效果,本文提出一种基于Loop细分算法的三维人体模型的网格平滑方法。细分曲面是用低分辨率的控制网格和定义在控制网格上的一种细分规则来表示曲面的,它能有效改善三维人体几何模型的表面不光滑以及分辨率低的缺点。实验证明,该方法对基于参数化建模方法的、多曲率网格人体模型取得了很好的效果,实现简单高效,特征保持效果也很好。     

改进Delaunay三角剖分算法

针对传统Delaunay算法对非凸三维曲面剖分结果不理想,提出了基于凸划分的改进Delaunay三角剖分算法．研究了复杂曲面剖分的特性,定义了非凸集合凸划分定理,对任意曲面相对投影平面进行划分．利用一组正交平面对任意复杂曲面的划分,通过变换域对曲面进行了Delaunay三角剖分．实验结果表明,改进算法能够在正交平面对头面数据集合进行正确凸划分,在投影平面改进Delaunay三角剖分结果正确,鲁棒性明显增强,并与理论分析一致,验证了改进算法的正确性和有效性．     

爆炸冲击波数值计算网格划分方法研究

在爆炸冲击波数值计算过程中,计算精度很大程度上取决于空气和炸药的有限元网格尺寸.现在常用的爆炸冲击波数值计算网格划分方法大多是针对某一当量炸药的,在使用中存在一定的局限性.针对这一问题,本文提出了一种与炸药当量相关的网格划分方法,并应用有限元软件LS-DYNA进行了计算对比,结果表明:该方法适用性很好,而且在计算精度与计算效率上取得了很好的平衡.     

三角网格模型的自动分割算法

提出了一种根据设计意图的三角网格模型自动分割算法,该算法采用R*-tree(recangle*-tree)建立三角网格空间索引结构.基于该结构,采用深度优先遍历方法快速准确地查询与分割面相交的三角面片,对相交三角面片进行分割并重新剖分,实现了三角网格模型不受曲率等条件限制的自动分割.实例表明:该算法可对各种复杂型面三角网格进行分割,算法运行效率高,且能有效避免分割区域的锯齿现象.     

局部特征点的3维模型变换域水印算法

目的 为进一步提高变换域水印的鲁棒性,解决多分辨率小波变换对三角形网格形状的限制,提出一种基于局部特征点的变换域水印算法。方法 首先根据经度角和纬度角对模型分区,并求出局部特征点;其次由局部特征点的模长与非局部特征点模长的均值构成的比值组成2维矩阵,对2维矩阵进行离散小波变换,并修改小波系数中的各分辨率层的中高频系数来嵌入水印;最后通过逆向离散小波变换得到空域信号,修改3维模型局部特征点的模长以得到含水印的3维网格模型。结果 本文方法能够不受平移、旋转、均匀缩放和顶点重排序的影响,并能有效抵抗噪声、简化、剪切、细分、量化和联合攻击等一系列的常见攻击。结论 实验结果表明,该算法具有很好的鲁棒性和不可见性,对模型的网格形状无严格要求。     

l1优化在网格去噪中的应用

目的 网格去噪是计算机图形学中的经典问题,而如何在去除噪声的同时保持网格的特征结构是这一研究方向所面临的最大挑战。方法 提出一种具有稀疏性的全局网格去噪方法,该方法源于信号处理理论中稀疏表示的基本思想,通过优化全局能量函数来去除网格模型的噪声,同时能够保持网格模型的特征结构。该方法共分为两个步骤,第1步为网格面法向量的滤波,首先建立全局优化模型,对噪声网格的面法向量进行滤波优化,其中引入l₁范数来保证解的稀疏性,使得优化后新的面法向量能够保持网格的特征结构;第2步为网格曲面的重建,根据第1步得到的新的面法向量,按照面法向量的定义,建立最小二乘意义下的网格顶点的重建模型,求解得到新的网格曲面。结果 由于该模型是全局方法,避免了现有滤波方法可能出现的不收敛等问题,能够取得比较满意的去噪效果。结论 大量实验结果表明,本文方法在去除噪声的同时,能较好地保持网格的特征结构,尤其对于CAD模型有很好的实验效果。     

科恩-沈方程与含时科恩-沈方程的一个自适应有限元数值方法

在材料分析、纳米光学等研究中,高质量数值模拟多体系统电子密度的随时间演化是一类重要研究内容.演化中产生的时间依赖偶极子等物理量,是更进一步研究的基础.此类数值模拟分为两个步骤.即多体系统的基态求解、及以基态为初值的系统的动态演化模拟.这两个步骤可以分别通过数值求解科恩-沈(Kohn-Sham)方程及含时科恩-沈(time-dependent Kohn-Sham)方程实现.本文中,我们提出一类基于有限元方法的数值求解框架,为这两个步骤提供一个统一的模拟实现.在基态求解中,我们利用一类自洽场迭代对方程进行线性化,采用局部最优块预处理共轭梯度法求解导出的广义特征值问题,并设计了一个基于多重网格方法的预优对求解进行有效加速.在动态演化模拟中,针对方程的结构,我们提出了一个基于隐式中点公式的数值方法,利用预估-校正方法对方程进行线性化处理,并设计了一个针对复值线性系统的代数多重网格求解器用于加速时间推进.特别地,我们基于提出的数值方法,分别针对科恩-沈及含时科恩-沈方程导出了残量型后验误差估计子,并实现了基于局部加密的网格自适应方法,用于进一步改善数值模拟效率.数值解展示了方法的有效性.     

应急通信网络中基于粒子群优化的信道分配算法

当前应急通信亟需解决的问题,在于如何快速有效地满足突发性增长的网络需求,以保证网络传输质量。无线mesh网络以其部署快速、结构灵活、鲁棒性等优点,成为了新一代灾后应急通信网络架构的优秀解决方案。文中提出了一种基于粒子群算法的信道分配优化算法PWCA,在降低全局网络干扰的前提下,考虑了不同链路对整体网络表现的影响,通过其邻接链路的数量来决定信道分配的优先级。在迭代优化的过程中,该算法利用信道分离度细分了不同信道之间的干扰程度以作为优化的评判标准。实验结果表明,该算法可以显著降低网络干扰,保障网络性能,相比传统的粒子群信道分配算法,其在优化速度以及多节点网络环境下的表现均有明显提升。     

利用混合高斯和拓扑结构的人体“鬼影”抑制算法

若在建模时存在目标,部分目标像素会进入背景模型,会在检测时产生“鬼影”。为了有效抑制“鬼影”,提出一种利用混合高斯和拓扑结构(Gaussian mixture model and topological structure,GMMT)的人体“鬼影”抑制算法。算法分为两个阶段,背景建模阶段采用双通道建模,通道一利用混合高斯模型进行预检测,接着利用拓扑结构将分散的人体目标连接获得完整的目标并取其外接矩形,然后将矩形外的像素加入背景模型,经过多帧的建模得到空背景;通道二使用多帧平均法计算背景模型。通过设置建模帧数的阈值T选择建模方式,若建模帧数小于T则使用通道一建模,否则使用双通道联合建模。目标检测阶段利用改进的背景差分法实现人体分割并进一步消除 “鬼影”。经过测试,GMMT在建模阶段存在目标的情况下可有效地抑制 “鬼影”。