基于虚拟现实技术的三维室内设计及人物漫游技术

针对交互型虚拟现实室内场景建设以及人物漫游问题,提出一种基于改进二叉树BSP的室内场景管理方法,并采用遗传算法实现该场景下的人物路径规划。首先,在基于几何建模法的虚拟漫游系统中,利用改进的二叉空间剖分BSP树算法对三维场景进行预处理,从而提高实时图形绘制的效率;然后,对漫游场景进行栅格化处理,并采用遗传算法实现两点间最短漫游路径的计算。室内场景漫游测试结果表明,相比传统的A*算法,提出的BSP-遗传漫游算法在耗时和最短路径长度两方面均表现出一定的优势。     

正则化图形模糊聚类及鲁棒分割算法

针对现有图形模糊聚类算法合理性差和抗噪能力弱的问题，提出嵌入对称正则项的图形模糊聚类鲁棒算法。将样本聚类所对应的中立度与拒分度相结合构造对称正则项，嵌入现有图形模糊聚类所对应的目标函数；同时，利用像素邻域所对应的均值信息辅助当前像素聚类并构造了空间信息约束正则项，采用拉格朗日乘子法获得正则化图形模糊聚类鲁棒分割算法。不同噪声干扰图像分割结果表明，所建议的分割算法是有效的，相比现有的鲁棒模糊聚类分割算法具有更强的抑制噪声能力。     

基于平面不封闭图形切割的路径规划

在平面切割环节中，如何确定更短切割路径以减少加工成本、降低设备损耗和提升切割质量是工业应用和学术研究的重点。目前国内外对平面切割路径的研究主要集中于封闭图形，为此，针对在激光刀模行业中不封闭图形的问题，提出一种基于禁忌搜索的贪婪算法和贪婪准则的局部优化。首先使用构建型的贪婪算法和改进型的禁忌搜索算法相结合的方式对加工过程中的图元路径进行优化排序，随后提出贪婪准则的局部优化系数，削弱贪婪算法的“贪心”思想，解决加工路径的规划和优化问题。实验数据表明，禁忌搜索的贪婪算法和局部优化在对切割路径的规划和空行程优化上有显著效果，空行程减少50%以上，并且其优化性能和图元数量成正比，能有效地解决刀模行业以及其他激光雕刻行业中图形不封闭的切割难题。     

矩量法-物理光学混合算法计算多尺度复合目标电磁散射场

基于电流的矩量法（method of moments，MoM）和物理光学法（physical optics，PO）的混合算法是目前求解电中尺度和多尺度目标电磁散射和辐射的主要方法，在计算MoM区和PO区的耦合作用时需要对PO区域进行亮区判断.传统纯CPU亮区判断方法时间复杂度为O（N2），时间消耗随着面片数量N增加而急剧增大.文中通过GPU渲染功能及对深度缓冲区（zbuffer）的利用，对PO亮区判断过程进行加速，亮区消耗时间与面片数量无直接联系，在面片数量达到105数量级以上加速优势明显.将加速的MoM-PO混合方法应用于复杂目标与粗糙面的组合情况，对比多层快速多级子（multi level fastmultipole method，MLFMA）方法，相比于纯PO方法，获得较高的精度.相比于单一算法，混合算法有明显优势.