基于薄板样条插值算法的巨幅影像分块并行处理

薄板样条函数是空间插值中的一种重要方法。对于巨幅影像数据使用薄板样条函数进行空间插值时,可能会出现运行时间太长,以及计算机内存空间不足或程序运行无响应的问题。针对这些问题,根据薄板样条函数光滑、连续的特点,基于GDAL开源函数库,提出对巨幅影像数据的分块读取,在块内利用并行技术求解线性方程组,确定薄板样条函数,最后进行空间插值的方法。结果表明,该方法可以有效的解决这些问题。     

基于薄板样条函数的地图矢量化处理

提出一种利用薄板样条函数实现地图矢量化处理的方法。通过对地图图像进行轮廓提取、追踪,获取边界线的特征点,运用薄板样条函数拟合曲线,最后,通过与克里金插值法的实现效果进行对比,证明薄板插值是有效的插值方法。     

薄板样条插值函数的改进与应用

薄板样条插值是应用较多的弹性配准方法.本文深入研究了这种方法,并就此方法的不足之处进行了详细的分析.针对薄板样条插值方法的不足,提出了两种新的处理方法,使薄板样条插值具有平滑性和紧支撑性,大大提高了配准的鲁棒性和适用性.     

基于多分辨率策略的弹性配准方法

提出了一种基于多分辨率策略的医学图像弹性配准方法.首先通过使用多分辨率C-V模型来加快边界提取的速度,接着采用模拟退火结合薄板样条插值的方法来配准边界点.为了增强边界点配准算法的鲁棒性和速度,在退火过程中使用多分辨率策略来构造点集数据.最后利用薄板样条插值函数完成弹性变换.实验结果表明,算法对于大形变的情况依然具有很好的效果.     

薄板样条法和泛克里金法在理论和

研究插值方法以建立变量的数据场模型是科学计算可视化的重要内容。文中首先给出了薄板样条法和泛克里金法的插值原理,推导得出了泛克里金法的对偶形式,并论证了薄板样条法是泛克里金法的特例;然后对这两种方法在理论形式和实际应用方面进行了比较,得出的结论为泛克里金法的插值效果要优于薄板样条法的效果。     

薄板样条法和泛克里金法在理论和应用方面的比较

研究插值方法以建立变量的数据场模型是科学计算可视化的重要内容。文中首先给出了薄板样条法和泛克里金法的插值原理,推导得出了泛克里金法的对偶形式,并论证了薄板样条法是泛克里金法的特例;然后对这两种方法在理论形式和实际应用方面进行了比较,得出的结论为泛克里金法的插值效果要优于薄板样条法的效果。     

混合插值法重构近地表模型

当控制点多和网格稠密时,基于薄板样条(TPS)插值的近地表模型重构往往很耗时,影响了静校正中近地表建模的效率.针对此问题,采用一种TPS插值和三次样条插值相结合的混合插值法重构近地表模型.首先利用矩阵递归LU分解及GPU加速的LU分解算法求解大型线性方程组,建立TPS插值函数;然后在X和Y方向上使用适当的步长对网格进行抽稀,运用TPS插值函数计算稀疏网格点的值,再通过稀疏网格点建立三次样条插值函数并计算剩余网格点的值;最后用OpenGL实现近地表模型的三维可视化.实验结果表明,文中算法提高了近地表模型重构的速度,其精度接近TPS插值精度.     

多层积分值三次样条拟插值

目的 在实际问题中,某些插值问题结点处的函数值往往是未知的,而仅仅知道一些连续等距区间上的积分值。为此提出了一种基于未知函数在连续等距区间上的积分值和多层样条拟插值技术来解决函数重构。该方法称之为多层积分值三次样条拟插值方法。方法 首先,利用积分值的线性组合来逼近结点处的函数值;然后,利用传统的三次B-样条拟插值和相应的误差函数来实现多层三次样条拟插值;最后,给出两层积分值三次样条拟插值算子的多项式再生性和误差估计。结果 选取无穷次可微函数对多层积分值三次样条拟插值方法和已有的积分值三次样条拟插值方法进行对比分析。数值实验印证了本文方法在逼近误差和数值收敛阶均稍占优。结论本文多层三次样条拟插值函数能够在整体上很好的逼近原始函数,一阶和二阶导函数。本文方法较之于已有的积分值三次样条拟插值方法具有更好的逼近误差和数值收敛阶。该方法对连续等距区间上积分值的函数重构具有普适性。     

连续等距区间上积分值的二次样条插值

目的 在现实中,某些插值问题结点处的函数值往往是未知的,而仅仅已知一些区间上的积分值。为此提出一种给定已知函数在连续等距区间上的积分值构造二次样条插值函数的方法。方法 首先,利用二次B样条基函数的线性组合去满足给定的积分值和两个端点插值条件,该插值问题等价于求解n+2个方程带宽为3的线性方程组。然后,运用算子理论给出二次样条插值函数的误差估计,继而得到二次样条函数逼近结点处的函数值时具有超收敛性。最后,通过等距区间上积分值的线性组合逼近两个端点的函数值方法实现了不带任何边界条件的积分型二次样条插值问题。结果 选取低频率函数,对积分型二次样条插值方法和改进方法分别进行数值测试,发现这两种方法逼近效果都是良好的。同样,选取高频率函数对积分型二次样条插值方法进行数值实验,得到数值收敛阶与理论值相一致。结论 实验结果表明,本文算法相比已有的方法更简单有效,对改进前后的二次样条插值函数在逼近结点处的函数值时的超收敛性得到了验证。该方法对连续等距区间上积分值的函数重构具有普适性。     

积分值五次样条拟插值

为了解决连续区间上积分值的函数重构,提出一种直接构造方法.首先利用积分值的线性组合得到结点处函数值的六阶逼近;然后将该近似函数值代入到传统的五次离散样条拟插值算子的泛函值上,得到积分值五次样条插值;最后基于五次样条拟插值的收敛阶,得到该方法对高阶导数逼近的收敛阶.实验结果表明,与传统的积分值样条插值方法相比,该方法简单、有效,可以推广到积分值高次样条拟插值上.     

基于PCL的三维流体载荷向结构载荷转换方法

为在MSC Patran中实现三维流体载荷向结构载荷的转换,分别基于反距离加权（InverseDistance Weighted,IDW）插值法和薄板样条（Thin Plate Spline,TPS）法,用PCL编写载荷转换程序.在MSC Patran中通过创建空间场来调用该程序,再通过创建压力载荷来调用所创建的空间场,从而实现转换.用该程序对内部受流体压力的管道进行结构分析,结果表明IDW插值法和TPS法都能很好地实现载荷转换,运算耗时相当;使用IDW插值法时,若插值点过多则会降低插值精度.     

针对Kriging插值结果的空间查询方法

Kriging插值方法及其各种改进模型已被广泛应用,但由于其插值结果是栅格形式,因此不利于与矢量数据叠加分析。为了更加便捷地使用插值结果,在衡量Voronoi图和最小外接矩形特点的基础上,提出了适用于Kriging插值结果的数据结构及空间查询方法。查询某一点位的特征值时,先通过区域的最小外接矩形初步判断出该位置可能存在的区域,进而逐一判断点与所选区域的空间关系,根据点所在区域的属性值得到该点位的特征值。该方法实现了对Kriging插值结果的空间查询,其正确性通过某露天矿的实际运行数据得到了验证。实验结果表明,该方法的查询效率控制在毫秒级,能够满足矿区车载终端程序及类似应用的需求。     

Process monitoring in stamping operations through tooling integrated sensing

This paper introduces a new sensing method for stamping process monitoring based on the measurement of contact pressure distribution across the sheet metal-tooling interface, by means of an array of tooling-integrated force sensors. The role of numeric surface methods in estimating the contact pressure distribution on the sheet metal-tooling interface has been studied through finite element analysis and experiments. A finite element model is set up to model the contact interactions, based on the geometry of a customized stamping test fixture. Discrete samples of contact pressure taken from the FE model have been used to recreate continuous-pressure surfaces based on the Thin Plate Splines (TPS) and Bezier surface algorithms. It is shown that the temporal–spatial contact pressure distribution across the sheet metal-tooling interface can be effectively reconstructed through interpolation using spatially discrete sensor data. Comparison of surface-based pressure estimates with the FEA field solution indicates that the TPS-based method is more accurate than the Bezier method. The effectiveness of the surface modeling scheme is also evaluated experimentally by comparing the net press force calculated from numerical integration of the TPS surfaces with the experimentally measured value under different press speeds. The effectiveness of the new sensing method is further demonstrated by detection of slide misparallelism through analysis of the tooling interface pressure distribution. The study presents a new approach to enhancing process observability in manufacturing operations.     

空间插值分析算法综述

空间插值分析算法是一种应用于将离散点的测量数据转换为连续数据表面的算法,能够将连续数据曲面与其他空间现象的分布情况进行比较,它在空间信息方面具有广泛的应用场景,尤其是地理信息方面.对泰森多边形法、反距离权重插值法、样条函数插值法、克里金插值法等空间插值算法的插值原理和应用场景进行综述,对空间插值分析算法的进展和未来研究方向进行了探讨.     

天气雷达网资料拼图方法研究

天气雷达组网拼图,是克服单部雷达探测范围有限,发挥多部雷达相互辅助大范围监测灾害性天气的有效手段。本文在分析现有天气雷达组网拼图方法和存在问题的基础上,对天气雷达组网拼图的资料网格化、重叠区域处理、资料投影等方面作了进一步研究。对雷达反射率因子网格化问题,对比分析了Barnes和双线性插值算法的特性,说明Barnes插值算法网格化资料平滑且能较好地保存雷达资料特征;在重叠区域的资料订正方面,采用概率分布方法,实现了对雷达资料作用距离和天线指北等系统误差的订正,结果表明订正后的资料在重叠区域中各雷达资料的吻合度得到了加强;最后采用兰勃特投影法将天气雷达组网拼图投影到统一底图中。     

用蚁群算法实现地理信息系统空间曲线的描述

曲线是GIS空间数据的重要空间目标之一,也是描述面和体的基础。当前的GIS产品中,描述GIS空间曲线使用的是数学和插值方法,并使其可视化。用蚁群算法对GIS空间曲线进行描述,使其具有智能的性质。通过理论分析和模拟实验,表明用蚁群算法描述GIS空间曲线乃至其他空间目标,是可行和有效的。     

基于时空Kriging方法的时空数据插值研究

在对气象数据进行插值的过程中, 如果只考虑数据的空间信息而忽视数据在时间上的关联, 必然影响插值的精度.针对具有时空特性的气象数据, 提出一种将时空Kriging方法与弹性网方法相结合的新方法.该方法主要利用弹性网算法解决时空Kriging算法中的时空变异函数矩阵为病态矩阵而无法求逆的问题, 通过弹性网算法获得变异函数矩阵方程的稀疏解, 从而提高时空插值的精度.在实际观测的气温数据和AQI数据上的仿真实验验证了该方法对气象时空数据插值的准确性.     

基于时空变异函数的Kriging插值及实现

Kriging（克里金）算法通常用于对空间变量进行插值,但不能直接应用于时空变量,它需要进行时空扩展。以月平均气温数据为例,运用时空Kriging方法结合R统计语言进行时空插值研究及其实现。通过时序分解去除气温数据中季节变化项,在分别得到空间变异函数和时间变异函数的基础上构建一类积和式时空变异函数来描述变量的时空相关结构,并给出基于R语言的具体实现步骤。将普通Kriging方法进行时空扩展,应用于气温数据的时空插值中。验证结果表明,基于时空变异函数的Kriging方法能提供较高精度的插值效果,这为时空变量的插值预测提供了有效的途径。     

一种宏块的MPEG2高效自适应空间掩盖方法

针对压缩视频流的误码，提出一种高效基于宏块的自适应空间掩盖方法。分析了双线性插值空间误码掩盖方法的原理；在此基础上比较了3类不同方向空间插值方法的优缺点，并根据最小边界加权差值提出自适应空间误码掩盖方法，使得不同的情况下选择最佳的方向空间插值方法。试验结果表明，该方法可以较多地恢复宏块内的细节信息，并使边缘尽可能的保持连续，然而对于细节较多区域，该方法会引入一定模糊。