三角形网格模型顶点曲率的求解算法*

推导了一般三角形网格模型顶点的平均曲率、高斯曲率和主曲率的计算方法,考虑到经常遇到粗糙三角形网格模型,为提高其曲率计算方法的精度,结合Loop细分曲面算法,进一步拓展了该曲率计算方法.该算法用于具有特征保持的网格模型简化取得了良好的效果.     

基于切割路径树优化的三角化网格曲面自动切割

为了减少曲面展开后的变形和优化切割路径,提出了一种三角化网格曲面的自动切割算法.该方法将导入的曲面切割成带单一边界环的流形曲面,在高斯曲率较高的顶点和曲面边界之间生成切割路径.切割路径的生成有两个约束条件,即尽可能短而直,且尽可能经过曲面的棱边.曲面边界和众多的切割路径构成了初始切割路径树;在此基础上优化切割路径树,删除短小切割路径,并使优化后的切割路径树尽可能光滑;由优化后的切割路径树对曲面进行一次性切割,得到具有良好可展性的网格曲面.实验表明,该算法执行效率高、切割效果好.     

结合有限元和非刚体运动估计的左心室应变分析

提出一种直观地分析左心室在心脏收缩期的应变情况的方法.首先利用心脏核磁共振图像数据对左心室进行三维实体建模,再进行有限元单元划分;然后,使用非刚体运动估计算法--单位法线及高斯曲率混合算法,在左心室收缩期相邻时刻的有限元模型表面上寻找最相似单元结点作为对应单元结点,计算各对应结点间的位移,并用α剪枝平均对位移过大的可疑结点进行处理;最后,利用弹塑性力学中应变与位移间的几何关系求解左心室表面各单元结点的应变,获得位移和应变的彩色云图.实验结果表明,该方法能直观、有效地反映左心室表面在整个心脏收缩期的形变情况和应变分布.     

自动确定类别数的RJMCMC+SA图像分割算法研究

在保证遥感图像分割模型复杂性、分割精度的情况下,自动确定分割类别数是一 个重点问题。为此,结合可逆跳马尔科夫蒙特卡洛和模拟退火理论(RJMCMC+SA)构建了图像 分割算法。通过高斯曲率滤波(GC)对图像进行几何平滑处理,依据贝叶斯理论形式化非线性回 归模型中的参数变量从而建立后验概率分布,利用 RJMCMC 算法实现该后验概率分布并构建 概率转移核,结合 SA 算法加速概率转移核收敛,确定分割算法中径向基函数的个数和参数, 完成类别数自动确定和图像全局性分割。在全色遥感图像和伯克利大学实验数据库图像上,分 别与 4 种径向基函数分割模型实验对比,数据分析表明,该算法不仅在复杂性和精确度上取得 很好的平衡,而且能够自动确定图像类别数。     

一种提取可展网格曲面的新方法

可展曲面是每一点高斯曲率为零的曲面,由于其具有优良性质,因此在工程实践中得到广泛应用。为便于各种网格处理,从一个整体表面网格模型中获取可展区域具有重要意义。针对目前相关方法中存在的不足,本文提出了一个提取可展网格面片的新方法。首先利用高斯曲率提取可展网格面片,接着对分割得到的层可展区域进行微分几何上的直纹面的拟合,然后根据拟合的直纹面方程来判断是否可展,最后根据每种可展类型的直母线性质来判定可展类型。获得的可展面片中包括连续柱面和连续锥面,而传统方法无法获得;另外,确定获得面片的可展类型便于下一步网格处理。与已有方法相比,此方法更具有可行性和优越性。     

结合曲率滤波的HTM算法去除遥感影像云雾

目的 遥感卫星幅宽较大，成像区域内的薄云和雾很难区分，云雾降低了遥感影像的解译精度和对目标地物判别的准确性。传统的云雾去除方法是通过调整图像的对比度和饱和度来提高重建图像的质量，对不均匀分布云雾的适应性不强。为此，本文以"高分二号"（GF-2）遥感数据为例，提出一种结合高斯曲率滤波的雾度图（haze thickness map，HTM）求解算法。方法 采用遥感影像的红波段进行HTM求解，首先通过不重叠的滑动窗口对整幅图像取暗像素，得到HTM估计值，利用高斯曲率滤波对其进行平滑，减少噪声干扰，保持地物边缘特征，并通过插值运算恢复到原图尺寸；然后利用改进的2维最大熵自动确定分割阈值，提取HTM中白色区域并抑制，对边缘处的像素值进行校正；最后通过HTM结果恢复出清晰影像。结果 由目视判读结合评价指标进行评价，将改进的暗原色先验法、传统的HTM算法与本文改进的方法在不同地区含云雾的遥感影像上进行对比实验。本文改进方法所得结果与传统方法相比，灰度均值降低约34.96%，平均梯度提升约18.48%，信噪比提升约34.77%，对比度提升约39.41%，对于不均匀遮挡的云雾去除具有较好效果。结论 改进的方法能够去除云雾干扰，有效改善影像数据的视觉效果，同时能够保留大量的细节信息，较传统方法更优。     

电力巡线无人机航拍图像匹配算法研究

基于局部特征的图像匹配算法是电力巡线无人机航拍图像匹配算法中最为实用的一种方法。针对传统匹配算法构建尺度空间会致使图像边缘信息丢失或者效率较低等问题,提出一种基于高斯曲率尺度空间的航拍图像匹配算法。借助高斯曲率滤波器构建一阶尺度空间,利用FAST算法提取特征点并选择特征采样区域,再以对特征采样区域建立二阶尺度空间并提取二阶尺度空间层内LIOP描述符,随后二阶尺度空间两两层LIOP描述符做差值并二值化处理,累加二值化值得到ASV-LIOP描述符完成匹配。在航拍图像上,使用SIFT、ORB、KAZE、AKAZE、改进KAZE等算法与所提对比实验,实验表明,所提算法正确匹配率平均提高5%左右,匹配效率约降低50%,可应用对稳定性要求较高且实时性较低的场景。     

壳空间剖分的隐式曲面三角化

提出了一种曲率自适应的壳空间剖分隐式曲面三角形化新方法.新方法首先采用粒子系统对隐式曲面进行采样,通过高斯曲率约束粒子的生成,使生成的网格模型在曲率大的区域具有较多的小三角形,在曲率小的区域具有较少的大三角形,从而使网格模型更好地逼近隐式曲面.新方法在每个采样粒子处沿曲面法线正负方向延伸适当距离得到两个附加点,对所有附加点进行四面体化形成对隐式曲面逼近的壳空间四面体网格,在每个壳空间四面体中抽取三角形,所有抽取的三角形拼合得到隐式曲面的三角网格表示.与以往方法相比,新的三角网格化方法更具有鲁棒性,可一次性获得高质量的三角形网格.最后给出了对常用隐式曲面进行三角化的实例比较,显示了新方法的有效性.     

组合回转体过渡段缠绕的数学模型研究

讨论了组合回转体过渡段缠绕运动规律,推导出用回转单叶双曲面作为过渡段时纤维缠绕角和中心角一般公式,为解决纤维缠绕负高斯曲率曲面提供了新的方法。