插值曲率线与特征线的B样条曲面构造

插值三维线框模型的曲面构造是几何建模中的一个重要研究问题.对于给定的三维线框模型,利用B样条乘积理论、微分几何的基础知识以及薄板样条能量,提出一种构造插值三维线框模型的B样条曲面的算法.首先将线框模型中的曲线分为曲率线(曲面以该线为曲率线)、特征线(曲面在该线处为G0连续)及光滑拼接线(曲面在该线处为G1连续),并对于曲率线及光滑拼接线推导了B样条曲面控制顶点所满足的条件;然后利用薄板样条能量求解出满足约束条件的光顺B样条曲面.上述算法能够构造出更光顺的曲面,被广泛地应用于B样条曲面构造领域.通过对若干模型进行测试,结果验证了文中算法的正确性与有效性.     

基于改进解释结构模型化方法的定位基准选择

针对由于零件图中几何要素间的尺寸关系和位置关系复杂导致定位基准选择困难的问题,采用解释结构模型化(ISM)方法对零件的定位基准选择进行研究.算法将零件图中几何要素间的尺寸链关系转化成要素间的邻接矩阵,实现了将抽象的几何模型向可运算的矩阵模型的转化.通过邻接矩阵运算得到可达矩阵,从而确定出零件图中各几何要素间的相互尺寸及位置关系.改进的算法通过判断可达矩阵中可达集及先行集数目来实现粗、精基准的选择,在算法中体现出基准重合原则及基准统一原则.通过具体实例验证了该方法对零件的定位基准选择的合理性.     

产品造型的几种方法

产品造型的几种方法江苏广播电视大学陈为几何造型是ＣＡＤ系统中的关键技术，在现有成熟的ＣＡＤ系统中，常用的几何造型方法有：线框造型、曲面造型和实体造型。１线框造型（ｗｉｒｅｆｒａｍｅｍｏｄｅｌ）线框造型以空间顶点、棱线表示三维形体。它是ＣＡＤ中最早用来...     

基于射影几何的CCD相机几何模型研究

为提高由多幅二维图像解算出的空间坐标信息的精度,基于射影几何原理,提出一种像方空间与物方空间的几何形状计算方法。分析电荷耦合器件( CCD)相机成像射影几何原理,根据透视变换和交比不变性质,利用直线之间存在平行、垂直和相交等关系,建立基于直线特征的相机成像几何模型,已知相机参数,证明并推导像方空间二维影像和物方空间形状与坐标信息的几何转换关系。分析结果表明,该方法结合了整幅图像的几何信息,能提高空间点等几何特征的坐标信息计算精度,以及视觉测量和三维重建的精度。     

基于平行直线束图像序列的摄像机标定

模拟与实现了一种基于主动视觉的摄像机参数标定方法;首先对空间平行直线束的成像规律进行研究,建立了平行直线束的消隐点与投影中心的连线和该平行直线束方向矢量的关系,在此基础上利用多组平行直线间的夹角作为约束求解摄像机焦距以及外参数.实验中采用普通的电脑液晶显示屏作为标定模板,液晶屏中显示按规律变换位置的平行直线束图像,摄像机进行同步拍摄获取液晶屏图像序列;在标定过程中摄像机与液晶屏的位置固定不动,避免了主动视觉方法对高精度平台的要求;该方法完全自动进行,内外参数分阶段线性求解且稳定性高;方法中不涉及图像间匹配问题,且无需知道标定模板的物理度量;模拟与真实实验均表明了该方法的有效性与实用性.     

基于单幅图像的三维建筑物交互累进式建模

基于单幅建筑物图像,提出一种以简单交互方式累进式重建三维建筑物场景的方法.在以单幅建筑物图像为背景的画布上,用户首先标记建筑物的2个基面并对输入图像进行校正预处理,校正过程中充分利用透视图像中的平行线交于同一个图像消影点的特点,由射影变换快速消除建筑物图像中的透视失真并恢复建筑物图像中的线条平行关系;然后在经校正处理后的图像上描绘建筑物基本轮廓线条,系统自动查找轮廓线条平行垂直关系,利用二维线画图中各线条的平行、垂直及顶点共面关系作为约束建立能量函数计算线画图中所有顶点的深度值,并根据结构对称性特点完善建筑物模型几何结构,生成建筑物场景的粗糙模型;最后利用建筑物图像呈现的精细细节结构和其与建筑物粗糙模型主体结构的几何位置关系确定细节结构顶点的深度值,并根据输入图像中可见部分纹理信息进一步合成建筑物表面纹理,得到精细真实的三维建筑物模型.实验结果表明,该方法能够方便、高效地重建输入图像中的建筑物场景,并且具有较强的真实感.     

一种新的基于直线特征的摄像机自标定方法

通过引入场景的几何约束,提出了一种新的基于直线的摄像机自标定方法。利用射影几何中平行直线投影的交点与光心的连线平行于该平行直线的性质,给出了摄像机内参数的线性求解方法。只假设场景中存在垂直的平行直线,相对于文献［1］而言,其适用的情况更为广泛。实验结果验证了方法的有效性。     

局部放电检测的三维线框模型

局部放电监测中广泛采用三维谱图方法分析放电特征,进行故障预警.放电数据具有采集周期间隔短,数据量大,实时性要求高等特性,而目前的三维谱图模型技术存在响应慢,结构细节易被遮挡等问题.因此,提出了一种三维线框模型,通过顶点和棱边来描述几何形状,并采用矩阵变换法对立体形状进行二维投影.该模型具有结构简洁、内存需求量小、响应速度快等优点.实际应用表明,三维线框模型可以良好展示局部放电数据的三维谱图.     

由物体线框模型构建表面模型研究综述

三维重建过程中线框模型往往作为中间模型出现,由于线框模型的二义性以及过 于简单的信息制约了它的应用,通常都要将其转换为表面模型或实体模型。该文主要围绕三维 重建中线框模型的表面构建问题,分析其中所面临的难点。根据三维重建源对象的不同,对直 接从线框模型提取特征构建表面模型、面向线框模型从单幅线图构建表面模型以及基于多面投 影图构建表面模型三个方面,综述了当前对线框模型进行表面构建的方法。在此基础上指出研 究中尚存在的问题并展望未来的发展趋势。     

双目图像校正VLSI硬件电路结构设计

针对已有立体视觉中双目图像校正算法计算复杂度较高,不适合硬件实现的问题,提出了一种双目图像几何校正模型,并设计了VLSI硬件电路结构。利用网格模板标定法获取畸变校正模型参数,进行单目畸变图像的校正;再借助双目标定算法获得双目图像校正外部参数,得到立体校正模型,进行立体校正。结合畸变校正模型和立体校正模型,设计一个新的双目图像几何校正模型,并基于此模型设计双目图像几何校正VLSI硬件电路结构,具有较好的几何校正效果,也能够保证校正后的双目图像分辨率。     

基于中轴表达的三维模型轮廓提取方法

三维网格模型的轮廓信息在网格检索、网格简化、网格重建中有着广泛应用。现有的轮廓提取方法较为复杂,需要分析和过滤网格模型的几何特征,计算量大且有时无法生成完整的轮廓信息。近年来,三维模型的中轴表达研究趋于成熟,在表达模型几何拓扑关系上有独特的优势。因此,提出了一种基于中轴表达的三维模型轮廓提取方法：首先提取三维模型的中轴表达信息,将中轴角点投影到三维模型表面;然后根据每个区域的拓扑关系选择适合的角点连接关系,将投影点连接形成模型区域轮廓;再针对投影过程中产生的误差进行分析和纠正;最后合并区域轮廓得到三维模型的完整轮廓。通过对多个模型数据库中代表性的三维网格模型进行实验和重建误 差比较,该方法的平均重建质量较现有方法约有 10%的提升,在重建质量和轮廓信息完整度方面优于现有方法。     

多面体线框模型的表面识别技术

提出一种综合利用线框模型几何信息和拓扑信息的表面识别算法。首先利用平行投影法将3维线框模型投影到2维平面上,隐藏被遮挡边和悬边悬链;然后在可见投影边线图中,根据各个顶点的关联边序列,按照顺时针最小转角原则搜索最小回路;最后根据Moebius规则和二流形体的性质,及时删除不是表面投影的非法回路和图中的完备边,并调整回路的方向,使其均指向体外。通过各类典型立体的表面识别实验表明,算法具有广泛的立体适应能力和较高的效率。     

Wireframe Projections: Physical Realisability of Curved Objects and Unambiguous Reconstruction of Simple Polyhedra

The reconstruction of an object from a single 2D projection of a 3D wireframe model is a vision problem with applications in CAD/CAM and computer graphics.We propose an algorithm for the interpretation of wireframe projections based on assigning semantic and numerical depth labels to lines. This method allows us to state necessary and sufficient conditions for the physical realisability of a wireframe projection of a curved object. The presence of linear features provides further constraints on the positions of object vertices. For example, each straight line gives rise to a coplanarity constraint between a set of object vertices.We show that extra information, such as vanishing points, parallel lines or user-entered depth-parity information, is sufficient to uniquely determine the face-circuits in wireframe projections of polyhedra with simple trihedral vertices. In fact, a polyhedron with simple trihedral vertices can be unambiguously reconstructed from its 3D wireframe model.     

非流形几何造型的布尔运算

非流形的几何造型用统一的结构来表示线框、表面和实体,是目前几何造型系统研究的热点。而模型的构造需要一个有效的布尔算法。论文提出一种由布尔运算定义的能够快速和任意重塑几何模型的新方法。这种方法利用非流形几何造型的性能,使得人们可以反复进行交互设计,并可用于特征造型。     

基于三视图的三维形体重建技术

基于工程图纸的三维形体的重建技术是根据形体的二维视图中的几何信息和拓扑信息,生成相应的三维形体,这是一个从爸维到高维的构造过程,文中提出了一个三维形体重建算法,该算法首先根据三视图生成形体的线框图,然后应用左邻边搜索策略求出线框图内的所有面及相应的极小环,最后利用Ｍｏｅｂｉｕｓ规则及工程图的性质,删除重建过程中生成的非法元素,该方法利用二几何基元和三维几何基元的几何性质及生成关系,减少了重建过程中     

Supervised feature selection algorithm via discriminative ridge regression

This paper studies a new feature selection method for data classification that efficiently combines the discriminative capability of features with the ridge regression model. It first sets up the global structure of training data with the linear discriminant analysis that assists in identifying the discriminative features. And then, the ridge regression model is employed to assess the feature representation and the discrimination information, so as to obtain the representative coefficient matrix. The importance of features can be calculated with this representative coefficient matrix. Finally, the new subset of selected features is applied to a linear Support Vector Machine for data classification. To validate the efficiency, sets of experiments are conducted with twenty benchmark datasets. The experimental results show that the proposed approach performs much better than the state-of-the-art feature selection algorithms in terms of the evaluating indicator of classification. And the proposed feature selection algorithm possesses a competitive performance compared with existing feature selection algorithms with regard to the computational cost.     

用于空中加油的激光测距与双目视觉融合算法

依据空中加油自动对接阶段的高精密测量需求，设计了双目视觉与激光测距融合的测量系统。分别分析了双目视觉与激光测距的误差和系统实时性，采用二维摆镜结合激光测距机测距，解决多传感器融合的时滞问题。并提出数据融合算法，利用双目视觉粗测的三维信息，调整摆镜使激光测距机精测距离，依据光路进一步修正该距离值，再依据空间几何关系修正双目视觉光轴方向的测量值，从而获取高精度的三维信息。多次试验结果表明：设计的融合算法能够使测量精度提升到10 mm/20 m，极大提高了自动对接的可靠性，为空中加油自动对接提供了一种新的高精度测量方法。     

Optimizing process allocation of parallel programs for heterogeneous clusters

The performance of a conventional parallel application is often degraded by load‐imbalance on heterogeneous clusters. Although it is simple to invoke multiple processes on fast processing elements to alleviate load‐imbalance, the optimal process allocation is not obvious. Kishimoto and Ichikawa presented performance models for high‐performance Linpack (HPL), with which the sub‐optimal configurations of heterogeneous clusters were actually estimated. Their results on HPL are encouraging, whereas their approach is not yet verified with other applications. This study presents some enhancements of Kishimoto's scheme, which are evaluated with four typical scientific applications: computational fluid dynamics (CFD), finite‐element method (FEM), HPL (linear algebraic system), and fast Fourier transform (FFT). According to our experiments, our new models (NP‐T models) are superior to Kishimoto's models, particularly when the non‐negative least squares method is used for parameter extraction. The average errors of the derived models were 0.2% for the CFD benchmark, 2% for the FEM benchmark, 1% for HPL, and 28% for the FFT benchmark. This study also emphasizes the importance of predictability in clusters, listing practical examples derived from our study. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种三角网格模型的轮廓生成方法

从三维网格模型中提取轮廓信息是一个具有挑战性的过程。现有的方法一般是基于局部形状特征 分析,如曲面的曲率和相邻面法向之间的夹角,但其特性通常对模型中的局部特征变化敏感。为了解决这个问题, 提出一种基于三维形状几何近似的轮廓提取方法。利用完善的变分几何分割算法来得到一套完整的描述性特征曲 线,首先基于变分几何近似方法划分模型为若干分片;其次提取所有分片的内部特征曲线,并过滤较短的特征曲 线;然后将分片的边界曲线平滑化;最后合并分片边界曲线与特征曲线,并延伸曲线得到闭合的轮廓。该方法的 优点是：在几何近似的基础上结合特征提取方法,使轮廓能够体现三维形状的全局结构。通过在各类网格模型上 进行实验和比较表明,该方法在提取模型轮廓的正确性和完整性方面优于现有方法。     

A Meshless Method of Solving Three-Dimensional Nonstationary Heat Conduction Problems in Anisotropic Materials

The authors describe a meshless method for solving three-dimensional nonstationary heat conduction problems in anisotropic materials. A combination of dual reciprocity method using anisotropic radial basis function and method of fundamental solutions is used to solve the boundary-value problem. The method of fundamental solutions is used to obtain the homogenous part of the solution; the dual reciprocity method with the use of anisotropic radial basis functions allows obtaining a partial solution. The article shows the results of numerical solutions of two benchmark problems obtained by the developed numerical method; average relative, average absolute, and maximum errors are calculated.