基于区域特征距离加权的三维地形建模方法

为了提高三维虚拟场景中三维地形真实感效果,提出了基于区域特征的距离加权的三维地形建模方法。首先,根据采样点数据的高程值对采样点数据进行分类,建立分类数据与插值点数量映射关系;然后,结合Diamond-square细分法求取插值点坐标数据,求得距离加权因子;最后,通过判断插值点的区域特征建立距离加权计算方程,以保证插值点间的平滑性和连贯性。理论分析和仿真结果表明,与传统地形建模方法相比,该方法能够提高三维地形的真实感,同时地形绘制速度提高20%。     

一种新的指纹奇异点快速检测方法

作为指纹最重要的全局特征之一,奇异点在基于模型的方向场计算、人工合成指纹、指纹分类、指纹特征匹配等方面发挥了非常重要的作用.在指纹方向场分割的基础上提出了一种称之为方向丰富度的特征,并据此形成了一种新的指纹奇异点快速检测方法.该方法首先将指纹方向场分割为一系列互不重叠的同质区域;然后通过同质区域边缘检测及边缘端点提取实现了奇异点快速定位;最后依据奇异点处方向丰富度特性判断其类型.实验验证了文中算法的有效性.     

任意衣物和人体的3D试穿实时仿真

近年来服饰试穿模拟的研究日趋盛行,但始终较难兼顾灵活性、真实感、实时性与完整性。因此以任意人体和任意衣物的匹配试穿为目标,设计了一种新的试穿仿真流程。首先,采用非均匀有理B样条(NURBS)曲面自动完成可形变人体建模;然后对3DMAX模型进行质点重构并添加多类型弹簧,完成任意衣物建模;最后,采用Verlet积分完成试穿仿真,并实现了新的模型简化和三角形内点判断算法。实验结果表明,人体和衣物建模方法保证了试穿效果的多样性,而衣服模型简化和内点判断算法可将仿真性能提高约30%,保证了实时性。     

任意衣物和人体的3D试穿实时仿真

近年来服饰试穿模拟的研究日趋盛行,但始终较难兼顾灵活性、真实感、实时性与完整性。因此以任意人体和任意衣物的匹配试穿为目标,设计了一种新的试穿仿真流程。首先,采用非均匀有理B样条(NURBS)曲面自动完成可形变人体建模;然后对3DMAX模型进行质点重构并添加多类型弹簧,完成任意衣物建模;最后,采用Verlet积分完成试穿仿真,并实现了新的模型简化和三角形内点判断算法。实验结果表明,人体和衣物建模方法保证了试穿效果的多样性,而衣服模型简化和内点判断算法可将仿真性能提高约30%,保证了实时性。     

多层处理在织物仿真中的应用

采用多层处理的方法将织物仿真过程分为几个阶段。在不同的阶段采用不同密度的网格划分，前一阶段的质点数比后一阶段的少，简化了计算，提高了仿真速度，而且不影响仿真的真实感。文中对织物建立了质点一弹簧模型，采用隐式积分法计算各个质点的状态。     

基于全局空间注意力的人脸表情识别

人脸表情识别是模式识别领域中一个重要的研究方向。传统的机器学习方法受限于需要手动提取特征,该方式会导致识别结果的泛化能力不足,且稳定性较差。针对该限制,设计了一种基于深度学习的人脸表情识别算法,该算法通过卷积神经网络提取特征,然后经过全局空间注意力模块对特征分配权重,增强并融合重要特征、抑制边缘特征,从而提升网络分类的准确性。通过在FER2013人脸表情数据集上的实验,验证了该算法的合理性与有效性,最高达到了1.014%的准确度提升。最后,将算法应用于真实场景下的人脸表情识别,同样能拥有较高的识别精度,验证了该算法在真实环境下的有效性。     

基于蚂蚁规则库的纯方位目标跟踪的航迹起始

针对纯方位多目标航迹起始中的NP-hard难题,提出一种基于蚂蚁规则库的航迹起始方法.首先,利用蚁群优化算法获取分类规则并形成规则库;然后,利用规则库将来自不同传感器的扫描量测所产生的候选点进行分类,提取出最有可能源自真实目标的候选点,并将这些候选点运用逻辑法进行航迹起始;最后,仿真实验和不同方法的性能比较结果表明了该方法的有效性.     

OpenCL加速的基于虚拟节点法的柔性体实时切割仿真

为了提高柔性体变形仿真运行速度并且解决切割对变形计算稳定性的负面影响,提出了能与GPU加速的变形算法协同运作的基于虚拟节点法的柔性体实时切割仿真方法.柔性体模型由真实四面体网格嵌入虚拟四面体网格中构成,前者用于碰撞处理和图形渲染,而后者则用于变形计算.切割算法首先分裂真实四面体网格;然后复制包含超过一块真实四面体连通碎片的虚拟四面体,每个复制品包含一块真实四面体碎片;再根据真实四面体之间的连接关系更新虚拟四面体之间的连接关系;最后更新真实四面体网格与虚拟四面体网格之间的镶嵌关系.为了确保仿真系统不被限制在NVIDIA公司的GPU上,GPU加速使用OpenCL实现.仿真测试结果表明,该方法可以在任意多次切割情况下保持变形计算稳定不发散,并且在NVIDIA公司和AMD公司的GPU上都可以正确运行.     

异常信息的智能分类算法研究

信息处理过程中对异常信息的智能化处理是一个前沿的且富有挑战性的研究方向;针对所获取的信息由于噪声干扰等因素存在缺失这一异常现象,提出了一种不完整(缺失)数据的智能分类算法;对于某一个不完整样本,该方法首先根据找到的近邻类别信息得到单个或多个版本的估计样本,这样在保证插补的准确性的同时能够有效地表征由于缺失引起的不精确性,然后用分类器分类带有估计值的样本;最后,在证据推理框架下提出一种新的信任分类方法,将难以划分类别的样本分配到对应的复合类来描述由于缺失值引起的样本类别的不确定性,同时降低错误分类的风险;用UCI数据库的真实数据集来验证算法的有效性,实验结果表明该算法能够有效地处理不完整数据分类问题.     

采用多尺度近邻体素特征的TLS林分点云分类

针对局部空间中林分点云多呈不规则分布的现状,提出了一种基于多尺度近邻体素特征的地面激光雷达林分点云分类方法。首先,通过特征选择获得六个特征,迭代使用四个尺度的八叉树分割点云,并在每个尺度下迭代遍历每个体素,搜索九个近邻体素计算点特征,实现四个尺度基于近邻体素重心的点特征估计;然后,使用LightGBM分类器完成训练,将该分类器模型应用于测试集实现林分点云分类;最后,通过分类准确率和计算特征用时作为评价指标对该方法实验结果进行评价。分析结果表明,该方法特征计算效率有较大幅度提升,可有效应用于人工林的点云分类任务。     

空调自动调温系统的设计研究

当前空调的调温系统主要用的是单片机来控制继电器的通断从而控制风机的转动来调节温度,这种方法简单但是控制效果差,不能达到精确控制的效果。文章另辟蹊径,首先简单介绍PID和模糊逻辑控制;然后借助模糊PID控制的方法,并且将其进行科学的改进,让被控的温度参与模糊控制,形成反馈系统调节;再对具体的参数调试设计;最后利用Matlab Simulink 进行仿真实验,利用模糊逻辑(fuzzy logic)模块及LabVIEW提供的仿真模块(simulation module)建立系统仿真并验证控制系统的控制结果。得到信号经过控制系统后,误差极小,达到了很好的控制效果,可以用于空调自动调温控制系统中,具有很大的实用价值。     

布料仿真中的自适应各向异性应变限制研究

布料仿真技术旨在通过计算机生成逼真的布料动态效果,在虚拟现实、服装动画等领域有着广泛的应用前景. 为了避免仿真过程中布料的过度形变并且提高布料应变的准确性,在布料模拟过程中为布料添加了自适应的各向异性应变限制约束. 首先将布料模型离散化为三角形网格,在每一帧都对布料进行网格重划的基础上,通过定义内积倒数映射,将规定的布料全局应变限制转化为各个三角形形变主轴的局部应变限制,保证了在每次网格重划之后局部应变限制仍然能够和全局应变限制保持一致. 另外在求解过程中,提出了结合罚函数与拉格朗日乘子法的改进方法求解算法得到的约束非线性规划方程. 实验表明,本文所提出的方法有效地提高了应变限制的准确性.     

基于功率谱密度的人体运动状态检测

提出了一种视频图像序列中人体运动状态检测的新方法。针对传统人体状态检测方法利用数据信息的复杂性,对图像中人体外接矩形区域提取位置和尺度稳定的非结构化数据信息——关键点,计算关键点的功率谱密度,在序列视频图像中可获得关键点功率谱密度的分布,利用其分布特点判断人体运动状态。实验证明方法的有效、可行和简易。     

基于非线性有限元的可变形模型的变形方法

三维模型的变形是计算机图形学与其他学科交叉研究的热点问题之一。针对采用线性应变对模型变形时,容易出现不符合物体在客观实际情况下的形变。给出了一个有效的模型变形方法。首先,通过采用几何删除方法对原始模型进行简化,使简化后的模型尽可能地保持原模型的拓扑形态; 在此基础之上对其进行四面体剖分,进而采用格林应变对剖分后的模型进行变形。实验结果表明,在采用非线性有限元方法对模型进行变形时,先对模型进行简化,然后再四面体剖分,可以获得变形速率上的提升。     

采用多曲线拟合的柔性体建模仿真方法

提出了一种多曲线拟合的数学建模方法,用于在仿真中快速建立柔性物体受力的形变模型。该方法根据柔性体的形变特性将其外形轮廓分为多个部分;然后使用不同的简单曲线拟合各部分轮廓的形状,并通过改变拟合曲线的参数使得曲线形状改变,以此定量仿真出轮廓的受力形变;最后将曲线拼接起来构成物体的整体形变模型。文中讨论了常见的方体和板块体在挤压、拉伸和扭转这三种非常普遍受力下的形变特性,并使用多曲线拟合方法建立了形变模型。多曲线拟合方法虽然在表现精度上存在一定误差,但建模形式简单、计算速度快,为仿真中表现速度与表达精度的矛盾提供了一种有效的解决手段。     

一种基于FPGA的图像格式转换设计

为了实现图像的实时处理,常采用现场可编程门阵列（FPGA）对采集到的图像数据首先进行格式转换处理。本文以对Micron MT9V112传感器的三种图像格式输出的处理为例,首先就YCbCr4：2：2转YCbCr4：4：4,RGB565转RGB888,Bayer格式转RGB888及降噪的原理进行了介绍,然后应用Verilog HDL语言设计出相应的硬件模块,最后结合MATLAB工具对硬件模块处理后的数据做了相应的仿真。仿真结果表明,该设计对分辨率低于640x480的图像数据能够很好的满足其实时性要求,达到了预期的效果。     

Sliding Mode Observer Controller Design for a Two Dimensional Aeroelastic System with Gust Load

The aim of this paper is to develop state estimation and sliding mode control schemes for the vibration suppression of an underactuated wing aeroelastic system in the presence of a gust load disturbance. Ignoring structural elastic deformation and using the concentrated elastic system (spring) to simulate the overall elastic deformation, this aeroelastic model consists of a straight wing and spring system, describing flap and pitch freedoms. The corresponding dynamic motion equation is established using the Lagrange method, and the gust is modeled as a typical “1‐cosine” gust. The aerodynamic lift and moment on the wing are computed by strip theory. The open loop system exhibits the limit cycle oscillations (LCOs) at a certain freestream velocity. The objective is to design a control system for suppressing the LCOs. For the purpose of control, a single trailing‐edge control surface is used. It is assumed that only the pitch angle is measured and the remaining state variables needed for full state feedback are estimated by the designed observer. Then an integral sliding surface is put forward on the estimation space; a new continuous reaching law is proposed to reduce the chattering phenomena. The finite‐time reachability of the predesigned sliding surface is proved and guaranteed by the designed sliding mode control law. The sufficient condition for the asymptotic stability of the closed‐loop system composed of the sliding mode dynamics and the error dynamical system is derived in terms of linear matrix inequality (LMI). The effectiveness of the proposed strategy is finally demonstrated by simulation results.     

Extraction of topographic deformation based on the 3D information of individual trees

ABSTRACT

Terrestrial laser scanning (TLS) has been used widely in topographic deformation monitoring, and the issue of deformation information extraction from multi-temporal point cloud data has high importance. Here, a method is developed for the extraction of topographic deformation in a forested area based on the 3D spatial information of individual trees. Initially, ground points are removed by using a local topographic surface fitting method, then individual trees are segmented using the PTrees algorithm; finally, the motion of individual trees is computed with a combination of global and local rigid-body transformations. Experimental validation results show that the proposed method is reliable to within a 0.12° maximum tilt error and 8.7 mm maximum displacement error. In addition, some inferences were drawn based on the original topography and the topographic deformation monitoring results. For example, a mining work-face was located beyond the eastern part of the study area, and trees growing in the middle part of this region of interest may face a survival challenge.     

基于ALGOR的汽车钢板弹簧疲劳仿真分析

针对汽车平衡悬架钢板弹簧设计过程中,对力学特性和疲劳寿命仿真计算效率、精度等要求很高的问题,利用Auotodesk Inventor建立某汽车多片钢板弹簧的CAD模型并进行合理的模型简化;应用ALGOR的非线性MES模块求解接触应力及总成预应力;通过ALGOR Fatigue Wizard进行疲劳寿命预测,提出S-N曲线的获取方法并对比修正结果.结果表明：在交变载荷作用下,最小疲劳寿命处于最大主应力位置;Goodman的结果修正更可靠.另外,ALGOR中的自动六面体网格技术、S-N曲线自动生成等前后处理技术可大大降低仿真技术应用的难度.