NURBS自由曲面在光机设计和分析中的应用

针对光学曲面要求面形描述能力和拟合精度高以及光线追迹速度快的要求,研究了NURBS作为自由曲面的拟合、坐标空间转换和光线追迹算法。首先使用多分辨率B样条拟合方法浅度非球面,深度非球面和Peaks自由曲面进行NURBS拟合,RMS误差均小于10 nm,表现出很好的适应性。其次研究了NURBS曲面的参数空间到坐标空间的转化算法,与传统曲面求导方法相比,速度提高了3倍以上。在提出合理迭代初值计算方法的基础上,将计算每个曲面点的时间缩短至0.3 ms。最后通过NURBS曲面在自由曲面头盔系统的光机分析中和CODEV用户自定义曲面中的成功运用,证明了NURBS曲面能很好地满足光机设计、分析和加工的要求。     

一种基于三维曲面变形的自由变形算法

在Dirichlet自由变形算法的基础上,针对Dirichlet自由变形方法不适合三维曲面变形的情况,提出了一种基于曲面两点之间最短距离的Dirichlet自由变形算法:算法将三维曲面上求两点之间最短距离问题转化为二维平面上求带权图最短路径问题,用三角面片的面积之和来表示Voronoi单元或部分Voronoi单元面积,并由此给出了一种适合由多边形表示的三维曲面的Voronoi图构造方法及Sibson邻居和Sibson坐标的计算方法;并且用该算法对人脸模型进行局部变换,进一步刻画特定人脸器官的细节特征,最终形成了个性化的三维人脸模型.     

NURBS曲面在电大尺寸RCS计算应用中的改进

NURBS曲面建模技术的应用是电磁散射计算中的重要研究内容.基于NURBS控制网格的剖分和规划处理,简并相似的计算,提出一种将基于NURBS建模的曲面转化为分段Bez-ier面片的高效算法,简化了该过程的复杂度和计算量.结果表明该算法保持了良好的通用性和准确性,且曲面次数越高,控制顶点越多,在计算量上的优势越明显.     

一种NURBS曲面转化为Bezier曲面片的改进算法

NURBS曲面建模技术的应用是电磁散射计算中的重要研究内容.基于NURBS控制网格的剖分和规划处理,简并相似的计算,提出了一种将基于NURBS建模的曲面转化为分段Bezier面片的高效算法,简化了该过程的复杂度和计算量.结果表明该算法保持了良好的通用性和准确性,且曲面次数越高,控制顶点越多,在计算量上的优势越明显.     

基于NURBS的光学镜片重构算法研究

NURBS表示适用于主流及普遍的曲面设计.针对光学渐进镜片在设计中要保证光顺性且局部修改能够保持球镜度不变的问题,文中提出了一种利用NURBS重构技术的优化算法.因为NURBS曲面具有良好的局部修改性以及仿射与透视变化下的不变性,所以选择用NURBS重构出光学镜片且界定曲面部分修改的研究方法.通过预处理得到镜片上的型值...     

基于单不动点约束的网格变形算法

文中提出一种基于单不动点约束的网格变形算法,可以直接而精确的控制模型的形状,并且在算法执行过程中不需要计算控制晶格,同传统方法相比,具有较低的计算代价.实验表明该算法改善了传统自由变形算法的局限性和复杂性.     

目标的NURBS曲面建模及其RCS计算研究

为了提高计算的精度和效率，将NURBS参数曲面应用到电大尺寸目标的RCS预估中。使用CAD软件建立模型，通过对模型IGES文件中数据结构的分析，并以IGES文件为接口，从CAD软件模型中提取出NURBS曲面信息，然后用Cox-De Boor算法把NURBS曲面转换为Bezier曲面，结合物理光学法和渐进积分展开法精确、高效的求解出任意理想导体目标曲面的RCS。     

基于面片拼接的等几何分析方法求解波导本征值问题

基于NURBS的等几何分析方法集成了计算机辅助设计(CAD)和有限元方法的优点,CAD模型、网格划分和数值仿真均采用同样的几何描述.然而,由于单个NURBS曲面片拓扑的局限性,单片等几何分析方法难以处理介质分布不均匀以及截面形式复杂的多连通区域问题.本文基于面片拼接,将等几何分析方法用来求解此类问题的波导本征值.细分前后,NURBS曲面片拼接处的控制点和网格必须匹配.通过Galerkin法来离散波导本征值问题的Helmholtz控制方程,计算结果表明该方法具有自由度消耗小、精度高、收敛速度快等优点.     

基于NURBS曲面的水稻叶形态建模

讨论了对水稻叶进行形态建模可采用的方法，介绍了一种基于NURBS曲面的水稻叶形态建模的方法，叙述了控制点的计算过程。利用NURBS在形状定义和设计方面的优点，可以根据实际情况灵活方便地对根据模型建立的叶片进行调整。本模型通过Open Inventor Java实现绘制渲染，效果良好。     

基于模型的自由形态物体匹配方法研究

匹配是物体识别中的一个重要部分。针对自由形态物体识别问题提出了一种快速匹配算法以计算模型与物体之间的刚体变换。算法在最近点迭代匹配算法的基础上,针对用结构光方法重建获得的三维物体表面,对数据点进行了加权处理,以减弱曲面重建产生误差对匹配精度的影响。并对匹配运算采用了多分辨率分层匹配方法,对低分辨率模型的刚体变换进行粗略计算,将结果作为高分辨率模型数据计算的初始值,大大减少了匹配的计算代价。实验结果证明了文中提出方法的有效性。     

一种改进的文化算法

文化算法是继遗传算法之后更高效的搜索算法,它源于对人类社会多层面进化的模拟,为进化算法提供了一个新的计算框架。本文是对文化算法的一个改进。与原来的算法相比,将空间的各坐标轴用区间进行划分,且划分为不等间距,这样把空间中的半可行域又进行细分,缩小了搜寻范围,提高算法的效率。     

多级FFD融合超分辨率重建的视频人脸识别

针对视频人脸识别中由于人脸畸变、表情变化等非刚性变化导致无法精确配准和重建的问题,提出一种基于多级自由变形配准的超分辨率重建算法。首先,利用低分辨率FFD网格全局配准,引入边缘配准度量到差平方总和准则;然后,将全局配准后的图像和基准图像划分成一系列对应子图对,使用高分辨率FFD网格对相关系数小的子图对进行局部配准;最后,采用凸集投影算法对多帧低分辨率图像重建SR人脸图像,并利用支持向量机分类器完成人脸识别。在标准视频库Choke Point和自己搜集的人脸视频库上的实验结果表明,在人脸畸变和表情变化很大的情况下,本文算法也能够精确配准和重建人脸图像,相比其它几种视频人脸识别算法,本文算法取得了更好的识别效果。     

High rate compression of CAD meshes based on subdivision inversion

In this paper we present a new framework, based on subdivision surface approximation, for efficient compression and coding of 3D models represented by polygonal meshes. Our algorithm fits the input 3D model with a piecewise smooth subdivision surface represented by a coarse control polyhedron, near optimal in terms of control points number and connectivity. Our algorithm, which remains independent of the connectivity of the input mesh, is particularly suited for meshes issued from mechanical or cad parts. The found subdivision control polyhedron is much more compact than the original mesh and visually represents the same shape after several subdivision steps, without artifacts or cracks, like traditional lossy compression schemes. This control polyhedron is then encoded specifically to give the final compressed stream. Experiments conducted on several cad models have proven the coherency and the efficiency of our algorithm, compared with existing methods.     

Robust image watermarking against local geometric attacks using multiscale block matching method

This paper presents an image registration algorithm against the local geometric attack which is recently considered as the public enemy of most watermarking schemes. The watermark is embedded and retrieved using an amplitude modulation watermarking scheme. This work gives consideration to all the fidelity, robustness, and capacity. Moreover, the watermark bits act as implicit anchors to help correct local geometric distortions. In the proposed registration algorithm, an automatically multi-scaled neighborhood-matching approach is used to quickly and efficiently estimate local displacement, and a multi-resolution framework is superimposed to estimate both small and large local geometric distortions. Experimental results demonstrate the robustness and efficiency of the proposed algorithm.     

实时地形渲染的细节增强算法研究

浏览多分辨率细节层次地形,当视点距离地面非常近,达到最高分辨率时,地形无法继续细化,影响浏览的连续性和视觉效果。针对这一问题,文中在应用Chunked LOD算法构建地形的基础上,以规则格网为处理单元,结合并改进了Kobbelt细分算法和分形技术,提出了实时细节增强的改进方案。该方案可以实时地添加富有真实感的高分辨率网格,避免了因过多细节增强引起的计算负荷。根据这一改进所做的实验结果表明,该方法在保持帧速连续的基础上,能实时有效地增加细节,满足逼真视效的需求。     

无线传感器网络自适应蚁群定位算法研究

针对蚁群定位算法可能出现局部最优解而导致定位不准确的问题,提出了无线传感器网络自适应蚁群定位算法。通过将节点估计坐标移动方向离散化,将传感器定位问题转换成离散组合最优问题。定位过程中通过聚度和信息权重对传感器节点估计坐标向各个方向移动的概率进行修正,解决了定位结果收敛于局部最优解的问题。仿真结果表明,自适应蚁群定位算法比传统蚁群定位算法具有更低的定位误差。     

Performance evaluation of a novel sampling-based texture synthesis technique using different sized patches

We propose a novel sampling-based texture synthesis algorithm called Multipatch, which improves on the results of previous sampling-based algorithms by using patches of different size, and by minimizing global pasting errors. A key feature of the proposed algorithm is that it always converges to a local minimum. Multipatch, the patchwork algorithm, and Wei and Levoy’s multi-resolution texture synthesis algorithm, which is based on a tree-structured vector quantization method, are statistically analyzed and subjectively evaluated. The results of simulations show that the patchwork algorithm yields a perceptually acceptable texture in a shorter expected running time than the other two algorithms; however, Multipatch is the most efficient in terms of obtaining a good quality texture image.     

大视场双目主动视觉传感器的协同跟踪方法

针对大视场视觉监控的应用,提出了一种基于球面坐标的双目主动视觉传感器协同跟踪方法。首先采用图像特征匹配的方法估计摄像机的内部参数,然后引入球面经纬坐标系作为双目视觉传感器的公共坐标系,最后结合场景深度范围实现目标的协同跟踪。对于任意安装的双目视觉传感器,提出了一种建立球面公共坐标系的新方法,统一了不同参数下的情形,可以实现任意参数下的协同跟踪。实际监控场景下的视频实验,验证了方法的有效性和可行性。     

Nonrigid registration using free-form deformations: application tobreast MR images

In this paper we present a new approach for the nonrigid registration of contrast-enhanced breast MRI. A hierarchical transformation model of the motion of the breast has been developed. The global motion of the breast is modeled by an affine transformation while the local breast motion is described by a free-form deformation (FFD) based on B-splines. Normalized mutual information is used as a voxel-based similarity measure which is insensitive to intensity changes as a result of the contrast enhancement. Registration is achieved by minimizing a cost function, which represents a combination of the cost associated with the smoothness of the transformation and the cost associated with the image similarity. The algorithm has been applied to the fully automated registration of three-dimensional (3-D) breast MRI in volunteers and patients. In particular, we have compared the results of the proposed nonrigid registration algorithm to those obtained using rigid and affine registration techniques. The results clearly indicate that the nonrigid registration algorithm is much better able to recover the motion and deformation of the breast than rigid or affine registration algorithms.     

基于特征点匹配技术的运动估计及补偿方法

提出一种用于电子稳像技术的全局运动估计和补偿算法。通过特征点匹配,求其局部运动矢量;将其代入变换模型所得的线性力程组,求其全局运动矢量。用均值滤波的方法确定各帧的补偿量,并代入给定的变换模型对当前图像进行变换,实现对视频图像序列的稳定处理。为了减小特征点匹配计算的复杂性,加快匹配速度,还采用了多分辨率图像金字塔匹配策略。实验表明．使用该算法对于提高动态图像的稳定性有较好的效果。