针对面模型的顶点移动切割算法研究

传统的基于面模型的切割算法容易产生劣质三角形,且运行效率不高,因此提出顶点移动的算法解决该问题。该算法首先确定切割路径,求出相交交点;根据判定准则确定需要移动的顶点;对移动顶点后的面模型进行网格重构。分别从算法的运行效率和切割后的效果演示2个方面将传统算法与移动顶点算法进行了全面的比较。利用Vc和OpenGL对算法进行了验证,结果表明,采用顶点移动算法对于多次切割和复杂模型可以大大提高运行效率,且可获得良好的虚拟切割效果。     

基于地形图构建DEM模型的方法研究

在地质调查工作中,地质工作人员常利用掌握的地形图作为参考数据,结合地质调查项目需求,将地形图中的等高线数据进行提取,并通过研究区的数据验证了逐点插入算法构建数字高程模型的效率和精度,选择合适的精度建立了研究区的数字高程模型,实现在三维空间模拟真实地形地貌特征,使地质工作者可以更直观地认识分析区域的地形特征。     

一种基于标志点的三维表面模型的切割方法

在计算机辅助虚拟手术研究中,需要对三维模型进行切割.由此,提出了利用标志点及三角剖分构建三维网格模型的方法来切割三维模型,并对切割后断开的网格进行修补,最大程度避免切割部位失真.该方法已应用到颅外科手术仿真系统中,实践证明,该方法容易实现,且能够比较精确地切割三维模型,达到理想的效果.     

面向数控加工的面等值自动分片方法

针对自由曲面在各工程领域应用时广泛进行分片,但很少关注其高精度边界线的快速生成问题,提出一般性的面等值分片原理及基于逐点跟踪的边界线生成方法.首先以基于曲面参数域等积三角剖分的重心采样法快速查找初始界点;然后以初始界点为起点,沿边界线延展方向逐点跟踪检测以构造有序离散界点集;最后将界点集样条插值生成边界线,并分割曲面.在此基础上,建立了面向加工的面等值自动分片算法.通过实例测试,验证了文中方法的可行性和有效性.     

三维人脸模型孔洞修补技术研究

研究三维人脸模型孔洞修补问题。针对在建模过程中的佩戴饰物遮挡、建模角度等因素的影响,造成三维人脸模型孔洞的存在,人脸模型完整度、清晰度不高的问题。为解决上述问题,提出一种插值算法的三维人脸模型孔洞修补技术。根据已有的人脸模型三维信息,通过进行三角剖分,进行人脸面部轮廓的细化计算,增加孔洞处组成三维人脸的数据点的数目,进而对模型的孔洞处进行修复。实验结果表明,改进方法能够很好的恢复孔洞处三维人脸基本信息,能够大幅增加三维人脸模型的清晰度,有极大的应用价值。     

一种基于面元模型的FDTD自动网格产生技术

针对复杂三维空间物体网格分解难题,提出一种基于面元模型的FDTD自动网格产生方法,使用该方法可以轻松实现对复杂面元目标的剖分.实验证明,这是一种易于实现、高效的自动网格产生方法.     

通用三维服装模型的强约束动态仿真方法

随着三维游戏和虚拟试衣要求的不断提高,服装仿真已经从布料模拟向服装动态模拟的方向发展,具有真实性、实时性、通用性与交互性的服装仿真技术有很强的研究和实用价值。针对目前算法研究中普遍存在的实时性与通用性不足,提出了一种针对任意三维服装模型的实时仿真方法,将模型顶点和三角面映射为质点的弹簧模型,以克服传统的布料解算器对三维模型的网格限制。利用简便易行的Verlet积分器提高运算效率,并对质点间的形变进行强约束补偿,防止过拉伸(超弹)现象的发生,提高了系统的稳定性。通过实验验证了算法的高效性和可靠性,并可方便地以插件或模块形式与其它软件整合。     

一种基于轮廓线的三维表面模型的快速切割算法

在科学计算可视化的领域中,医学图象数据的三维重构和手术模拟是一个研究热点。该文设计并实现了一个基于轮廓线的三维表面模型的快速切割算法,称为“双面切割算法”。该算法充分利用了原始数据的几何及拓扑信息,将三维表面模型的切割操作转化到二维空间中,从而避免了一般三维物体切割算法中三角面片直接求交的大量运算。双面切割算法在进行切割运算时,同时得到切割后的模型及它们的交集模型,并维持了物体数据结构的完整性。     

STL模型分割截面的三角剖分算法

针对分割STL模型时需要对分割截而进行三角剖分的问题,提出STL模型分割截面的Delauay三角剖分算法,将截面轮廓围成区域分成一个或多个区域单元,分别进行Delaunay三角剖分,并按STL模型标准拾取三角形,文中算法不用对分割截面轮廓进行复杂的凸划分和多轮廓的单轮廓化处理,提高了STL模型分割截面的三角剖分效率,尤其适合对具有复杂型腔的STL模型的截面进行三角剖分,应用实例表明：文中算法是正确有效的,具有实用价值。     

可变形带洞形状的表示与检测

可变形形状(shape)的表示与检测是图像处理领域的重要研究内容。提出了一种关于可变形带洞形状表示与检测的方法,采用带洞形状多边形表示可变形带洞目标形状,有效地解决了带洞形状中不同封闭曲线之间位置的表示关系;通过在带洞形状多边形中添加辅助边,将每条辅助边看成两条完全不相交的边的方法,将带洞形状多边形转化成不带洞的简单多边形,运用受限Delaunay三角剖分法(CDT)剖分多边形,得到关于带洞形状多边形的完全删除序列,运用非序列动态规划实现可变形带洞形状检测。实验结果表明,与其他相关方法相比,本文方法能够较有效地检测带洞形状目标。     

掘进机器人仿形截割建模与轨迹仿真研究

针对掘进机器人掘进过程中,尖峰负荷影响,及切割机构的非平稳振动,引起欠挖和超挖,机器损耗加剧等问题,以悬臂式掘进机巷道自动成形为研究对象,建立了掘进机仿形截割的动态数学模型,推导出截割头运动到半圆拱形巷道边界时,悬臂偏移角和油缸伸长量之间的通用公式,在使用数字液压缸按照所给巷道运动时,通过控制各个油缸伸长量来实现掘进机的自动控制机理。采用MATLAB软件仿真了截割头仿形截割运动过程,取得和实际工况相一致的结果,验证了模型的可行性和优越性,为掘进机器人研究奠定了通用的控制理论基础。     

小组软件过程仿真模型及其算法

论文建立了一种小组软件过程(TeamSoftwareProcess)的仿真模型,它是根据TSP的特点,将离散和连续建模思想结合形成的一种混合模型。并根据TSP的多阶段性质,将动态规划算法应用到模型中,在TSP各个阶段最佳地配置人员、资金和时间三种资源,以取得软件质量最优化。     

一种数字变换器的仿真模型及性能补偿算法

随着伺服系统智能化程度越来越高，对模拟量传感器的数字化要求也越来越高。目前模拟量传感器由于自身限制只能通过数字变换器实现数字化。构建了一种数字变换器的仿真模型，通过工控机和定制板卡模拟中心控制系统发送、采集数字信号，方便验证数字变换器性能；针对传感器数字化过程中性能变差、信号传输速率高的特点，详细给出了数字变换器的性能补偿的算法和补偿流程，并通过补偿软件实现。通过实际测试，验证了传感器数字化的性能及传输速度。实验测试结果表明，补偿后的传感器性能指标满足伺服系统的需求，具有一定的应用价值和可推广性。     

具有时滞的传染病动力学模型数值仿真

具有时滞的传染病模型能较好反映传染病的潜伏期、免疫期等问题,对其研究越来越受到重视。利用计算机模拟方法对具有时滞的传染病动力学模型进行了分析,阐述了数值仿真的基本原则。采用时滞微分方程的数值解法对模型进行了定性分析,给出了数值仿真的应用实例。结果表明该方法是有效的,并具有潜在的应用价值。     

钛合金常规加工的有限元模拟

为验证不同Johnson-Cook本构参数对钛合金切削仿真的可靠性,基于AdvantEdge建立钛合金的二维正交切削仿真模型。然后将查找文献得到的不同钛合金本构参数与实验进行对比,分析切削过程中切削力和最高切削温度的误差。发现AdvantEdge软件的自定义Johnson-Cook本构在钛合金的切削仿真过程中,不同本构参数存在相对误差过大的问题,需要后续调节参数减小与实验的误差。     

对象不稳定的内模控制系统的参数优化仿真

内模控制系统的参数优化对提高工业生产效率意义重大.内模控制系统的产生随控制对象的状态变化而发生变化,随着控制过程复杂程度的增加,控制对象的不稳定状态极具增加,控制参数发生不可控突变.传统的参数控制方法采用补偿技术控制参数突变,但是,这种补偿存在较为明显的滞后性,属于后发式控制,容易形成过控制和欠控制等弊端.为解决上述问题,提出一种控制器和稳定器的参数化设计方法,针对对象不稳定的改进内模控制系统,利用基于传递函数互质分解的频域理论,在保证内稳定性及鲁棒无差跟踪一般性结论的基础上,推导得到所有满足条件的控制器和稳定器的参数化表达式,在众多满足一般性结论的控制器集合中找寻最优控制器,进一步实现系统跟踪性能,抗扰性及鲁棒性能上的优化,最后通过Matlab/Simulink仿真平台进行仿真,验证了所得结论的真实性和可靠性.提出的参数化优化方法可进一步应用于其它内模控制系统的扩展中,优化了参数控制过程.     

手术切割模拟中基于模糊规则的触觉建模及绘制

This paper combines image processing with 3D magnetic tracking method to develop a scalpel for haptic simulation in surgical cutting. First, a cutting parameter acquisition setup is presented and the performance is validated from soft tissue cutting. Then, based on the acquired input-output data pairs, a method for fuzzy system modeling is presented, that is, after partitioning each input space equally and giving the premises and the total number of fuzzy rules, the consequent parameters and the fuzzy membership functions (MF) of the input variables are learned and optimized via a neurofuzzy modeling technique. Finally, a haptic scalpel implemented with the established cutting model is described. Preliminary results show the feasibility of the haptic display system for real-time interaction.     

一种基于SPH方法的人员疏散混合模型及模拟

为减少室内火灾环境下人员伤亡,研究了人员疏散计算机模拟问题.将人员运动视为一种流体运动,利用流体力学原理,构建一种新的人员疏散混合模型,并在其中引入了一种从众模式.同时,采用光滑粒子流体动力学方法对模型离散化,从而减少了计算量.不同工况下进行的疏散模拟实验表明,所提出的模型及算法能够较准确地模拟出实际疏散的现象.     

布料仿真中基于精确力学公式的粒子模型

推导了一种用于布料仿真的粒子模型。该模型使用精确的力学公式构建布料模型平面内的拉伸与剪切变形,以及平面外的弯曲变形方程,并加以适当的简化。模型使用的参数全部具有物理意义,并且适用于任何三角面片网格,克服了传统的弹簧一质点模型中弹簧的弹性系数没有物理意义,并且只适用于规整网格的缺点。实验表明该模型具有良好的仿真效果。