采用空间分割技术的八叉树干涉检验算法

本文提出的八叉树干涉检验算法利用了空间分割技术，使在计算机仿真过程中动态干涉检验的速度得到显著提高。实体采用八叉树模型表示，根据实体模型之间的几何联系，这项技术按一个特定的准则划分仿真空间，从而可以直接确定模型中节点之间的位置关系。由于算法排除了试探性计算，所以能有效地改善干涉检验速度。另外，整个过程只需算术运算。     

边界约束的非相交球树实体对象多维统一索引

针对现有空间索引剖分结构复杂、节点重叠率高及对多维实体对象检索及运算支撑较弱等问题,构建了一种边界约束的非相交球实体对象多维统一空间索引;利用球的几何代数外积表达,提出了基于求交算子的直线-平面和直线-球面的相交判定与交点提取方法,建立了多维实体对象体元化剖分方法及包含边界约束的非相交离散球实体填充算法,实现了实体对象空间均匀、非重叠的分割,并在填充球的个数、重叠率以及对象逼近近似度等约束条件上获得了较好的平衡.定义了最小外包球生成与更新的迭代算法与包含球体积修正的批量Neural Gas层次聚类算法,在尽可能保证球树各分支平衡性的前提下,实现了索引层次体系的稳健构建.利用几何代数下球对象间几何关系计算的内蕴性与参数更新的动态性,实现了索引结构的动态生成与更新,进而设计了实体对象表面及其内部任意位置及区域的检索策略及基于实体索引的空间关系计算方法.基于不同实体对象的模拟实验显示,基于几何代数的实体对象索引可以有效实现多维实体对象表面及其内部任意位置及区域的快速检索,并能在有限时间内以较高的精度实现多维实体对象最近邻距离和动态实体对象相交状态的检索.相对于常用球树索引,所提出的索引方法在填充率、节点重叠率、填充误差、体元个数、层次球个数、体积百分比和时间占用等方面均具有明显优势,且不同分辨率剖分条件下的索引结构及空间关系计算精度具有更高的稳健性,可运用于具有较强时间约束下复杂多维动态场景中对象检索与空间关系计算.     

二维轮廓布尔运算干涉标志算法研究

提出了一个基于干涉标志的计算二维几何轮廓布尔运算的新算法。该算法采用干涉标志计算二维几何轮廓的干涉索引,根据干涉索引值拾取不同的轮廓段分别得到二维几何轮廓的交集、差集和并集。此算法只通过一次计算就可以得到不同的布尔运算结果集,具有较高的算法效率。     

板块尺寸在板块元目标散射算法中的特性分析

板块元算法是在对 Kirchhoff 积分公式高频近似的基础上,采用几何建模的方法,计算目标散射声场.板块划分是板块元算法中的一个重要步骤,对计算精度与计算速度有着重要的影响.球体形状目标,因其形状简单,通过积分方法可以进行精确的求解,因此常被选择作为比较不同散射算法效能的参照对象.文中针对球体目标,分别采用板块元散射算法与解析解方法计算球体目标强度,分析不同频率和距离等情况下板块尺寸对板块元算法精度的影响.仿真结果表明,板块尺寸对计算结果的影响主要是由板块拟和目标曲面所导致的几何模型误差和近似计算中计算模型误差二者所引起     

基于非流形几何与特征树的异质材料实体可视化方法

提出一种异质材料实体可视化的方法．采用边界曲面细分技术减小材料分布的突变视觉效应;在不损失渲染质量的前提下,采用自适应曲面细分和冗余曲面滤除方法解决异质实体可视化效率差、难以实时显示的问题．给出了详细的异质实体边界网格生成算法,以显示异质实体的外部几何信息及其内部材料组分的三维分布．该算法采用基于特征树的曲面网格自适应细分策略,通过对异质实体特征树的拓扑结构分析来判定待渲染曲面的材料分布特性,仅对确实需要细分的曲面进行额外的网格细分,有效地减小了实体渲染中所需的计算量;利用非流形异质实体的表征方法,采用冗余曲面滤除方法直接滤除非相关的边界曲面,以满足实时可视化的要求．该方法已用于异质实体建模软件CAD4D中,实验结果表明,其可有效地实现异质实体的实时可视化显示．     

改进的随机Hough变换在检测多圆中的应用

提出了一种在视觉检测中用于多圆提取的改进随机Hough变换算法，该算法采用一种新的取点方法来进行计算，避免了随机Hough变换由于随机采样造成的大量无效累积。并在计算圆的几何参数时充分利用了圆的几何特征，因此检测速度快，占用内存空间小，精度高，具有良好的抗噪和抗干扰能力。最后文中还分别给出了人工合成图和实物图的实验结果。     

基于数字图像处理的复合推进剂细观颗粒填充模型

复合固体推进剂的各项性能与其细观结构密切相关,建立一个准确有效的细观颗粒填充模型是对推进剂进行细观分析的前提,本文运用数字图像技术处理复合固体推进剂的电镜图片,提取其细观颗粒分布信息,通过拟合颗粒的边缘,建立推进剂圆形颗粒与椭圆形颗粒填充模型.研究表明:采用数字图像处理能有效提取复合推进剂的细观结构形貌,本文建立的填充模型,能反映推进剂的真实细观形貌.基于本文模型的细观分析,比计算机模拟生成的模型更能准确的反映材料的真实属性,有利于与原位拉伸实验进行对比.椭圆形颗粒填充模型在填充效果与反映材料属性方面优于圆形颗粒填充模型.     

一类周期多孔固体材料热传导性能计算的孔洞填充方法

对于一类周期多孔固体材料,提出了一种孔洞填充方法,用一种极低热导率的材料填充孔洞,将原本几何复杂的单相多孔区域的热传导边值问题转化为几何简单的多相无孔区域上的问题,借助于延拓定理给出了填充前后材料的热传导问题解和均匀化热导率的误差估计,对结果的分析表明可以用填充后材料热传导问题的双尺度解近似原孔洞问题的解,在最后的数值算例中,讨论了具有对称和非对称单胞构造的周期多孔固体的热传导边值问题,分别比较了多孔固体材料填充前后的均匀化热导率、温度和温度梯度解,结果表明孔洞填充方法的确可行。     

从近似超平面到SVR的算法研究

本文证明了SVM存在近似超平面;根据SV分布于SVM超平面附近,也必然分布于其近似超平面附近的特点,提出了从近似超平面出发,通过向量距近似超平面的距离的大小逐步搜索SV,建立SVR的算法思想;列举了基于该算法思想的一个算法实例——从多元回归平面构建LS-SVM;分析了其时空复杂度,并与LS-SVM的线性方程组解法和直接分解算法进行比较,其结果是该算法能够收敛到l个训练样本直接建立的SVR,并降低了计算时间复杂度和显著降低了计算空间复杂度。     

平面四杆机构高阶和复合点阶综合的CAD几何法

提出四连杆机构高阶和复合点近似综合的CAD几点法，确定机构连杆的位置、速度和加速度与轨迹曲线的点，一阶导数和二阶导数的等效关系，基于几何约束和尺寸驱动技术，构造一个基本四连杆模拟机构，再根据机构高阶和复合点阶综合的任务，由基本四连杆模拟机构分别构造出高阶和复合点阶近似综合模拟机构，采用修改尺寸和尺寸动态变化技术，检查和分析尺寸变化对机构的影响因素，干涉情况，确定机构的理想形状，计算机模拟结果表明，该方法不仅快捷，直观，而且具有求解精度高和重复性好的优点，为连杆机构的高阶和复合点阶综合提供有效的工具。     

数据与模型联合驱动的陶瓷材料晶粒分割

研究陶瓷晶粒尺寸分布对估计陶瓷样品的物理属性具有重要意义,当前主要依赖人工方法测量晶粒尺寸,由于晶粒形状不规则且大小不一,因此人工方法测量效率低、误差大.针对该问题,提出一种数据与模型联合驱动的陶瓷材料晶粒分割算法.该算法首先通过图像预处理解决材料表面反光导致的灰度不均匀问题;其次利用本文提出的鲁棒分水岭变换实现图像中...     

区域填充算法在多重嵌套多边形图形中的应用

区域填充算法在制图中有着广泛的应用,但目前对任意多个多边形相互嵌套的区 域填充算法很难实现,为此提出一种基于等间距平行线的区域填充算法。首先,按一定的间隔 绘制一组平行线;其次,计算所有平行线与任意嵌套的多边形的交点;最后,以间隔值作为子 块大小的参数,计算每条平行线所包含的子块个数及坐标值并填充,最终完成整个区域填充。 在实验的过程中解决了如何准确计算相互嵌套的多边形同时与平行线都有交点的问题。通过自 主设计的应用程序验证多组数据,表明该算法能快速准确地完成任意数量的多边形相互嵌套的 区域填充并对实验过程中的技术难点和算法复杂度做了分析。     

基于网格化频谱监测结果的无线干扰源定位研究

为了快速且高效地找出干扰源或非法电台,提出一种寻找干扰源位置的定位方法。该方法通过在待监测区域设置网格化分布的多个监测点来检测获取接收功率的大小,从而推测出干扰源的位置。通过仿真验证分析,验证了所提算法的正确性和有效性。     

基于量测自适应辨识的多传感器数据融合算法

针对量测不确定条件下多传感器量测数据的合理利用和有效融合问题,提出了一种量测不确定下多传感器量测自适应数据融合算法。算法实现中考虑到传感器量测受扰动影响的具体情况,通过单个传感器的量测似然度的求解确认等效量测,并利用传感器量测数据间统计距离的构建完成对等效量测优化,进而实现不含扰动影响传感器量测数据的合理选择和融合。理论分析和仿真实验验证结果表明:新算法不仅有效改善扰动对于滤波精度的不利影响,并且相对于分布式融合方式降低计算复杂度。     

基于相似度计算公式改进的K-中心点算法

在传统K-中心点聚类算法中，相似性一般仅仅用距离来进行度量，这种度量方法均基于对象属性之间是独立同分布的，但大多数真实数据对象属性之间都相关联的，因此，本文将引用非独立同分布计算公式，对传统距离计算相似度方法进行替换。同时，由于此公式会依据属性值的频率来进行计算，但数值型数据对于频率并不敏感，因此，本文在引入公式之前，将数值型数据按属性列进行聚类与替换。实验结果表明，本文方法可以提高算法的聚类精度。     

采用边界拉伸的干涉检验方法与装配顺序规划

干涉检验及装配顺序规划为虚拟装配中的关键技术和重要研究内容。干涉检验的一般算法是用离散运动轨迹求得动态干涉,但其运动步长很难掌握。提出一种基于边界拉伸的干涉检验方法,将离散干涉检验转化为连续干涉检验,减少了运算量,提高了效率。并在此干涉检验算法基础上,进一步对装配顺序进行规划。实践表明,方法行之有效。     

Packing spherical discrete elements for large scale simulations

We introduce a new geometric method to generate sphere packings with restricted overlap values. Sample generation is an important, but time-consuming, step that precedes a calculation performed with the discrete element method (DEM). At present, there does not exist any software dedicated to DEM which would be similar to the mesh software that exists for finite element methods (FEM). A practical objective of the method is to build very large sphere packings (several hundreds of thousands) in a few minutes instead of several days as the current dynamic methods do. The developed algorithm uses a new geometric procedure to position very efficiently the polydisperse spheres in a tetrahedral mesh. The algorithm, implemented into YADE-OPEN DEM (open-source software), consists in filling tetrahedral meshes with spheres. In addition to the features of the tetrahedral mesh, the input parameters are the minimum and maximum radii (or their size ratio), and the magnitude of authorized overlaps. The filling procedure is stopped when a target solid fraction or number of spheres is reached. Based on this method, an efficient tool can be designed for DEMs used by researchers and engineers. The generated packings can be isotropic and the number of contacts per sphere is very high due to its geometric procedure. In this paper, different properties of the generated packings are characterized and examples from real industrial problems are presented to show how this method can be used. The current C++ version of this packing algorithm is part of YADE-OPEN DEM [20] available on the web (https://yade-dem.org).     

一种基于颜色信息的足球机器人目标搜索方法

针对实际比赛中足球机器人视觉系统不能快速、准确地搜索到目标物体的问题,分析了RGB空间模型的优缺点以及基于彩色HSI变换原理,结合足球机器人的实际情况采用了一种从RGB空间到HIS空间快速变换的方法对颜色信息进行处理.同时,通过分析以往的目标搜索方法的优缺点,提出了一种基于颜色索引表的顺序网格法和种子填充法相结合的目标搜索方法,并在足球机器人视觉系统中进行了实验.实验结果表明这种方法既在一定的程度上降低了噪声干扰的影响,又避免了逐个像素计算颜色值,大大降低了计算量,从而提高了系统的实时性和可靠性.     

运动视频对象分割的一种快速算法

为了能够实时地对运动视频对象进行分割,提出了一种对视频序列图象中的运动对象进行快速分割提取的算法,该算法首先对图象进行滤波,并求出连续两帧图象之间的差分,然后应用“同化填充”技术和基于对象的“整体运动估计”来对差分图象进行修正,进而得到对象模板,同时利用模板缓冲区的帧间迭代来维持模板的完整性,该算法不仅不依赖于固定背景,而且能够消除差分图中的显露背景,还能得到运动目标较为精确的形状,并且算法简单,快速,鲁棒性好。     

Improved Goldschmidt division method using mapping of divisors

By theoretical calculation and analysis, this paper studies the influence of stochastic fiber dispersion on interference stability and erroneous detected rate of quantum key distribution (QKD) system receiver, and analyses its effects on quantum key generation rates of decoy states QKD. The result shows that the interference contrast and erroneous detected rate of the system will be affected by real part only but not by imaginary part only. However, when the real part exists, the imaginary part will have an effect on the interference contrast and erroneous detected rate.