点云模型基于几何特征增强与保特征曲面拟合的法向估计方法EI北大核心CSCD

现有法向估计中,尤其是模型中存在较大噪声的情况下,目标点邻域的选择是一个关键且困难的问题.针对点云模型,为了提高法向估计准确度,提出一种自适应选择邻域且保特征、抗噪声的法向估计方法.首先,提出双边非局部特征增强模块,根据网络前置学习特征以及邻域点几何特性对点邻域进行加权选择,并据此对局部特征进行增强,以提升网络对模型局部几何特征学习的能力;然后,采用局部特征与全局特征相结合的形式刻画点云完备的几何特征,并以此为基础进行局部曲面拟合及法向估计;最后,在局部曲面拟合中提出邻域保特征损失,依据邻域点受噪声干扰度对邻域点的拟合权重进行调整,实现保细节特征的局部曲面拟合,提高对噪声的鲁棒性.实验使用PCPNET数据集进行模型训练和测试,大量定性与定量的实验结果表明,与相关方法相比,所提方法对于不同噪声级别以及不同密度分布等复杂情形都可取得更加准确的法向估计结果,并更好地推动曲面重建等点云处理应用.     

基于法向拟合的微分几何量估计

估计离散曲面的微分几何量在数字几何处理、计算机图形学、计算机视觉领域是一个基础性的课题,在很多应用中估计微分几何量往往作为先决性的一个步骤而存在.目前大部分微分几何量估计方法只是针对规则的、均匀采样的网格数据能取得比较满意的结果,而对于带噪声、不规则采样的点云数据,寻求准确而又鲁棒的估计方法仍是一个研究热点问题.文中针对不规则的离散点云数据,首先通过设计对比实验验证法向在二阶微分量估计中的重要作用,然后据此提出了一种基于法向拟合的微分几何量估计方法,利用单位法向量的偏微分来计算各点的主曲率和主方向.与传统的通过曲面拟合各离散点的位置来估计微分量的方法相比,该方法直接利用法向信息,综合考虑邻域内所有点的法向信息,在很大程度上保证了算法的稳定性和鲁棒性,并能在数据带有很强噪声情况下取得比较精确的估计结果.该方法的一大优点是在一定程度上降低了微分几何量估计结果对建立可靠局部坐标系或者说各点初始法向准确性的依赖,并且能够根据邻域内法向量的分布情况,通过法向拟合修正各点的初始法向,得到更准确的法向信息.     

规则特征曲面点云法向估计

目的 针对特征曲面点云法矢估计不准确,点云处理时容易丢失曲面的细节特征等问题,提出基于高斯映射的特征曲面散乱点云法向估计法。方法 首先,用主成分分析法粗略地估算点云法向和特征点;其次,将特征点的各向同性邻域映射到高斯球,用K均值聚类法对高斯球上的数据分割成多个子集,以最优子集对应的各向异性邻域拟合曲面来精确估算特征点的法向量;最后,通过测试估计法向与标准法向的误差来评价估计法矢的准确性,并且将估计的法向应用到点云曲面重建中来比较特征保留效果。结果 本文方法估计的法向最小误差接近0,对噪声有较好的鲁棒性,重建的曲面能保留曲面的尖锐特征,相比于其他法向估计法,所提出的方法估计的法向更准确。结论 本文方法能够比较准确的估算尖锐特征曲面法向量,对噪声鲁棒性强,具有较高的适用性。     

基于双边过滤的网格光顺法

在逆向工程和计算机图形学中,由于扫描的数据存在噪点,为了便于后期处理,在使用前要对其进行光顺处理.通过对网格双边过滤法的研究,提出了改进的方法.通过网格顶点及其邻域点拟合一张曲面,对每一个邻域点构造一条抛物线,利用该抛物线计算出新的距离,得到新的光顺公式.经过软件测试,新的光顺公式能够更好的对网格进行光顺,同时保留网格图形的特征.实验结果证明,使用拟合的曲面来局部逼近已有的未知曲面能比使用平面逼近已有的未知曲面得到更好的保特征效果.     

基于前向查找和均值漂移的点模型鲁棒降噪算法

针对点模型提出了基于前向查找和均值漂移两种鲁棒统计方法的滤波算法。前向查找算法根据残差图自动检测离群点,并将输入的点云数据划分为多个不带离群点的最优局部降噪邻域。对局部邻域进行加权协方差分析,估计出该邻域的最小二乘拟合平面。在局部邻域内估计采样点的核密度函数并通过均值漂移算法计算它的局部最大值点,核密度函数的局部最大值点确定了点云数据的聚类中心并能准确逼近采样点曲面,将每一个采样点漂移到密度函数的局部最大值点,使点云曲面收敛为一个稳定的三维数字模型。实验结果表明,本文的算法是鲁棒的,能在有效剔除点模型表面噪声的同时较好地保持模型表面的尖锐特征。     

基于自适应椭圆距离的点云分区精简算法

利用传统点云精简算法进行散乱点云简化会导致点云模型部分细节特征的丢失或模糊以及影响非平面区域的光顺性。针对这些问题,提出基于自适应椭圆距离的点云分区精简算法。首先,通过对邻域点集进行微切平面与局部曲面的拟合,计算出各点的法矢及曲率等;其次,利用所得几何特征信息,提取点云边界特征以及完成点云平面区域与非平面区域的划分;最后,采用改进后的精简算法对不同区域进行简化。实验结果表明,该算法不但能够快速完成符合要求精简率的数据简化,还能保护点云模型的细节特征以及保证模型非平面部分的光顺性。经过软件分析得出,精简后模型与原始模型的距离误差的标准偏差为0.015 mm。     

激光扫描点云法矢精确计算与表面光顺方法

为在光顺的同时保持特征,在精确计算点云表面法矢的基础上,提出附加约束的双边滤波器光顺方法.首先考虑激光扫描点云分布特点对其进行预采样处理,提高法矢估算初值的精度;然后利用抗差最小二乘拟合提高法矢估算精度,并基于拟合中误差和点间距离构造双边滤波器对法矢进行进一步修正,得到较为精确的法矢估算结果;最后通过分析传统双边滤波器存在的问题,引入"噪声度"概念,基于噪声度和点间距离构造双边滤波器,并附加法矢和预测距离以区分拐角特征.实验结果表明了方法的特征保持能力和高效性.     

一种NURBS曲面拟合精度的量化评测算法

曲面重构是逆向工程中的核心技术之一,由于NURBS曲面在光顺性和局部可编辑等方面所具有的优点,使其成为点云数据自由曲面重构的常见形式。目前对NURBS曲面重构技术的研究上取得了一些成果,但各方法在拟合精度和效果上各有参差,因此有必要对NURBS曲面拟合精度评价算法进行研究。在采用NURBS实现曲面拟合的基础上,对拟合精度的量化指标进行研究,设计了一种基于区域划分的搜索迭代算法,可快速地计算得到原始点云与NURBS曲面的偏差。     

法向约束的隐式曲面多边形化

提出一种隐式曲面多边形化的方法,将隐式曲面的多边形化分为2个阶段:首先根据法向约束对隐式曲面进行采样,得到稳定的采样粒子表示;然后在每个采样粒子处沿法线正负方向分别在隐式曲面内部和外部延伸一段距离,得到2个曲面法向附加点.将法向附加点和采样顶点进行四面体化,删除法向顶点及其相关联的边,最终得到隐式曲面的三角形网格模型.最后用实例表明了该方法的有效性.     

器官反求CAD建模中的虚拟测量

针对基于断层轮廓数据反求CAD建模中曲面品质较差的问题，提出一种基于复合三角Bezier曲面的局部虚拟测量方法。首先分离品质较差的局部曲面，然后拟合局部曲面的散乱点得到光顺的中间曲面模型，最后将中间曲面离散得到修正的曲面模型。算例表明，利用局部虚拟测量方法可以明显提高器官重构曲面模型的品质。该方法也可以用于改善零件反求CAD中曲面局部特征的品质。     

命题逻辑中的集合表示

讨论了命题逻辑中的集合表示，给出了一系列重要结论，并通过实例说明了基于集合的交、并和差运算求命题公式主范式和进行逻辑推理的方法。     

规范化对象模式森林--复杂对象模式的范式

首先，我们基于对象间的语义关系，定义对象依赖，并讨论了其相关的定义及其性质，然后定义了对象范式－－规范化对象模式树和规范化对象模式森林，指出规范化对象模式森林是我们所要求的复杂对象模式的结构。     

用旋转矢量法实现任意三维剖面

在三维可视化应用中,实现三维空间模型的剖切几乎是每个三维可视化系统或软件的重要组成部分。而在剖切的过程中,重要的一个环节就是如何实现三维空间中的任意剖面。提出了一种旋转平面法矢量的方法,通过对平面的法矢量进行旋转来实现三维可视化中的任意剖面。     

一维正态云的概率统计分析

一维正态云是一种非常重要并且具有普适性的云模型．为了进一步完善云模型的理论基础，基于概率理论对一维正态云的性质进行了较深入全面的分析，首次从不同角度形象直观地展示了正态云．此外，从统计学的角度揭示了原逆向云算法存在较大误差的根源，并构造了一种新的更精确的一维逆向正态云算法．     

正态分布与分布式拒绝服务攻击的主动预防

随着信息技术的发展和应用的普及,网络安全问题已经成为人们关注的焦点问题。目前分布式拒绝服务(DDoS,Distributed Denial of Service)攻击已经成为影响Internet正常运行的一个比较严重的问题,并影响合法用户获得正常的服务。文中首先阐述了DDoS形成的原理,然后分析了预防DDoS攻击的措施和机制。随后借助于SSFNet(Scalable Simula-tion Framework Net)仿真软件构建相应的网络环境,模拟了一种分布式拒绝服务攻击。针对在实验中发现的攻击特征,即攻击发生时通过路由器的新IP数量呈现正态分布的变化趋势,结合统计学中正态分布的概率理论知识,提出了一种通过正态分布模型结合网络中新IP数量变化趋势应对分布式拒绝服务攻击的主动防御方案。然后利用实验中采集的数据,对所提出的应对分布式拒绝服务攻击的防御方案进行了验证。     

XML文档的范式

给出了 XML函数依赖、部分函数依赖和传递函数依赖的概念 ,然后据此提出了三种 XML范式 :1XNF、2 XNF和 3XNF.提出了 DTD无损联接分解的概念 ,给出了两个把 DTD无损联接地分解成 2 XNF和 3XNF的算法     

正态分布真随机数云模型发生器

云模型发生器多是基于伪随机数的发生器.在充分研究了随机数发生器、云模型的国内外发展现状的基础上,设计了一种产生高质量随机数的硬件实现方案,并使用软件的方法将均匀分布的真随机序列逐步转换成正态分布真随机数一维云模型,全面论述了一种基于真随机数的云模型发生器的实现方法,国内尚属首次,是对云模型研究的有益补充.     

基础R0_代数的正规MP-滤子和布尔MP-滤子

BR0-代数是MV-代数和R0-代数的共同基础,论文引入了BR0-代数的正规MP-滤子和布尔MP-滤子,讨论了他们之间的关系,给出它们的特征性质,并且给出了刻画正规BR0-代数的特征定理。     

一种求解前束析（合）取范式的简单方法

本文提出了一种由前束析（合）取范式求前束合（析）取范式的简单方法。该方法根据谓词逻辑自身的特点,结合命题逻辑中命题公式的主析取范式和主合取范式的互补关系,将前束析（合）取范式转化为主析（合）取范式,再得出相应的主合（析）取范式,最后准确地得出前束合（析）取范式。