隐式曲面两相图像分割的变分水平集模型及对偶方法

本文对曲面上分段常值和分段光滑的两相图像分割的变分水平集模型及其对偶方法进行了研究.图像所在的曲面用静态的符号距离函数的零水平集表达,曲面上图像分割轮廓线用另一动态符号距离函数的零水平集与上述静态的零水平集的交线表达,借助内蕴梯度、内蕴散度的概念平面两相图像分割的变分水平集模型已被推广到隐式曲面上图像分割的变分模型.本...     

一种基于移动最小二乘法的点云数据孔洞修补算法研究

使用测量仪器获取点云数据的过程中,由于测量仪器自身缺陷、物体局部遮挡等因素,导致原始点云数据存在孔洞,严重影响曲面重建,需要实施孔洞修补,以便获取完整的模型。采用非封闭孔洞相连的散乱点云的边界确定孔洞修补范围,有效提取非封闭的孔洞边界点及附近模型的边界点,根据孔洞及其周围点的信息,基于移动最小二乘法重构一个隐式曲面,并且通过一定步长实施隐式曲面采样,完成孔洞修补。实验结果显示该算法可以修补不同类型的孔洞,并且修补数据与原始点云数据较好的融合在一起,恢复原始模型。     

基于二维面形加权叠加的扩展LED光源自由曲面透镜设计

提出了一种适用于二维面形加权叠加的方法,该方法可以针对扩展LED光源设计自由曲面对光分布进行调控。在光源面上取5个采样点作为5个点光源产生5个自由曲面,对每个自由曲面数据点分别乘以权重因子,对加权之后的自由曲面进行叠加,叠加后的自由曲面作为初始轮廓。使用粒子群算法对权重因子做进一步优化,获得最优权重因子,使用最优权重因子对5个自由曲面进行加权叠加。使用叠加之后最优的自由曲面构成的透镜对扩展LED光源进行光分布调控,模拟结果表明,使用该方法可使目标面的照度均匀度达到75%,比初始透镜在目标面产生的照度均匀度提高了15%。该方法具有优化变量少、面形连续性好、收敛速度快等优点。     

点云隐式曲面快速重建算法研究

提出一种点云数据隐式曲面高效重建算法。该算法首先基于传统径向基函数隐式曲面重建算法对点云数据进行低解析度、低精度快速插值,然后采用三线性插值对点云数据进行高解析度、低精度插值,最后根据欧氏距离确定点云零水平集附近需要处理的区域,处理过程中只对区域内点云数据进行滤波降噪。与传统方法相比,本文算法既可以保证曲面重建精度,又可以缩短计算时间。在头部点云数据的曲面重建过程中,本文算法能够实现与传统算法相近的精度,同时使插值运算时间减少63.21%。     

自由曲面形状信息快速反求系统研究

本文对自由曲面的快速反求系统进行了研究。首先将矩形光栅投影在被测表面上,利用光栅投影法测量自由曲面上每点高度信息。然后对测量的三维离散数据进行一种特殊的Hermite插值,通过重叠的矩形作用域叠加而形成一个由矩形网格表示的新曲面。最后,采用AutoCAD命令绘制三维自由曲面。     

最大期望模拟退火的贝叶斯变分推理算法

针对贝叶斯变分推理收敛精度低和搜索过程中易陷入局部最优的问题,该文基于模拟退火理论(SA)和最大期望理论(EM),考虑变分推理过程中初始先验对最终结果的影响和变分自由能的优化效率问题,构建了双重EM模型学习变分参数的初始先验,以降低初始先验的敏感性,同时构建逆温度参数改进变分自由能函数,使变分自由能在优化过程得到有效控制,并提出一种基于最大期望模拟退火的贝叶斯变分推理算法.该文使用收敛性准则理论分析算法的收敛性,利用所提算法对一个混合高斯分布实例进行实验仿真,实验结果表明该算法具有较优的收敛结果.     

最大期望模拟退火的贝叶斯变分推理算法

针对贝叶斯变分推理收敛精度低和搜索过程中易陷入局部最优的问题，该文基于模拟退火理论(SA)和最大期望理论(EM)，考虑变分推理过程中初始先验对最终结果的影响和变分自由能的优化效率问题，构建了双重EM模型学习变分参数的初始先验，以降低初始先验的敏感性，同时构建逆温度参数改进变分自由能函数，使变分自由能在优化过程得到有效控制，并提出一种基于最大期望模拟退火的贝叶斯变分推理算法。该文使用收敛性准则理论分析算法的收敛性，利用所提算法对一个混合高斯分布实例进行实验仿真，实验结果表明该算法具有较优的收敛结果。     

DVUGAN:基于STDCT的DDSP集成变分U-Net的语音增强

本文提出基于生成对抗网络设计的DVUGAN模型,用于语音增强任务.该模型工作在变换域上,输入采用STDCT特征,该特征能隐式表达相位,可在实值网络中学习,避免了复频域复杂网络或处理,利用相位的同时降低模型复杂度;生成器采用变分U-Net编解码器,集成DDSP组件利用强归纳偏置显著提升自动编码器性能,变分概率瓶颈改善脉冲...     

一种基于NURBS曲面控制的多分辨率自由变形算法

提出一种针对非均匀有理B样条（NURBS）曲面的自由变形算法,将Loop细分技术引入到NURBS曲面的自由变形中,并提出了通过细分层次控制进行精确多分辨率变形的方法。算法首先根据模型的结构特征确定初始控制顶点,然后对逐步细分的控制曲面片建立局部坐标系,计算每层细分生成的曲面控制点局部坐标,最后根据变形偏移量重新计算各细分层次下网格点新做标,进而实现多分辨率变形。通过虚拟环境中小麦叶折断变形实验,验证了所提算法可以应用于由NURBS曲面表示的作物模型的变形操作,在到达某一细分层次时,若控制点数小于某一阈值且自由变形时间增加较小,可以使该例中自由变形具有良好的精确性和实时性。     

用于波前校正的自由曲面反射镜设计方法研究

自由曲面反射镜拥有能够校正高能固体激光系统的波前畸变的能力。使用自由曲面反射镜进行波前校正,对镜子加工设计的精度有很高的要求。基于波前的相位互补原理,设计了自由曲面反射镜。并通过BP神经网络算法进行曲面重构,拟合出满足数控加工要求较高精度的自由曲面方程。     

自由曲面在离轴光学系统中的应用

针对自由曲面能提升成像光学系统的性能和校正像差的特点,分析了自由曲面在离轴光学系统中的应用优势。光学系统选用视场角为30°×11°、焦距为150 mm、F数为3的Cook-TMA。本设计中,离轴三反光学系统的主反射镜采用自由曲面设计。分析了使用Zernike多项式曲面在大视场离轴反射式光学系统中对离轴光学系统性能的提升效果,并与使用常规非球面的情况进行了比较,分析了自由曲面的优缺点。结果表明,自由曲面在提高离轴光学系统的成像质量方面具有更大的优势,系统的平均传递函数比常规非球面提升了15.9%以上,系统接近衍射极限。Zernike多项式曲面在离轴三反系统中的应用效果良好,系统的成像性能得到了较大的提升。     

Three-dimensional inspection of ball grid array using laser visionsystem

An inspection process of the ball grid array (BGA) is proposed using a laser vision system which provides range image. This study suggests an inspection algorithm using the range images for evaluating the height of the solder ball, coplanarity and lead pitch, which are major factors in the BGA surface mounting technology. A feature-based algorithm was used in implementing region segmentation of range images. By deciding the BGA orientation using plane modeling, the errors of the range finding system were compensated and the reference of the height of the solder ball was found. Also, a method for measuring the height of the solder ball using free-form surface modeling was proposed. And, from the measured heights, the pitches and coplanarity were calculated     

Scheme语言的LED自由曲面透镜快速建模方法

传统的自由曲面透镜建模通常需要多个软件共同协作完成,其建模过程繁琐,且由于不同软件之间的不兼容会导致模型在导入光学仿真软件时出现微小形变。提出一种在光学仿真软件中利用Scheme语言直接进行快速建模的LED自由曲面透镜建模方法。根据光源辐射特性和需要实现的照明面上的能量分布,采用划分网格法,利用Snell方程和能量守恒定律, 沿经纬方向分别迭代求解, 在得到自由曲面各节点坐标后,分别采用3D建模软件和Scheme语言编程构建透镜模型。通过光学仿真软件,模拟计算了100万条光线,直径1mm的光源在距离地面10 m、面积为40 m10 m的照明区域内的照度分布。结果表明:利用Scheme语言在光学仿真软件中直接快速建模避免了模型从3D软件导入光学仿真软件时产生的微小形变从而使光照均匀度由67%提升到93.5%。同时Scheme语言编程建模仅需5 s,建模速度远高于3D建模软件。     

非球面内表面调制的自由曲面配光透镜设计方法

传统自由曲面LED配光透镜由于在自由曲面求解时存在误差,往往导致最终配光效果不理想。为了进一步提高配光效果,提出基于非球面内表面调制的自由曲面配光透镜设计方法,采用非球面内表面对自由曲面的求解误差进行补偿,有效地减小了自由曲面的误差对配光效果的影响。通过对自由曲面求解误差进行定量计算,建立用于补偿误差的非球面内表面设计方法,形成了基于非球面内表面调制的自由曲面配光透镜的完整的设计思路。将这一方法应用于矩形照明区域的LED路灯透镜设计之中,相对于传统自由曲面配光透镜,照度均匀度由0.66提高到0.73,能量利用率从47.3%提高到63.2%。     

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。     

反射式ADB模组的光学设计

为解决复杂道路条件下的汽车夜间行车安全问题,避免会车时使对向车辆驾驶人员产生炫目效果,文中以非成像理论为基础并结合折反射定律,建立LED出射光线与接收面上远光分布点的对应投射关系.通过数值迭代的方法求解自由曲面离散点,并导入到3D软件中进行拟合建模,设计出一种通过控制对应LED亮灭,用以组合形成不同远光光型的反射式AD...     

实现大范围均匀照明的LED透镜二次光学设计

提出了一种新的、利于实施计算的实现大范围均匀照明的LED灯具透镜设计方法。基于能量守恒定理和光线折射Snell定理,通过Matlab编程计算出自由曲面透镜坐标点。借助CAD软件和光学模拟软件Tracepro,模拟了自由曲面透镜的具体应用,在光源高为3m,接收面直径为10m的圆形照明区域,得到了均匀度达80%以上的照度分布,该设计可以应用在商场、工厂等室内照明灯具上。     

一种新型LED模块COB封装结构设计

根据目前市场上LED模块COB的封装结构特点以及相关研究结果,提出了一种新型COB自由曲面透镜封装结构方案。通过封装由特殊计算得到的自由曲面透镜阵列,不仅避免由于出光界面的全反射的发生,还能实现特定的光学分布。根据光源辐射特性以及器件的出射光学分布,利用能量守恒定律以及Snell方程建立方程组,运用龙格-库塔法求解得到自由曲面数据。采用Tracepro软件对所设计的结构进行仿真,模拟结果表明,器件实现特定的光学分布,同时结构的出光效率高于90%。     

基于自由曲面的离轴三反光学系统研制

针对宽波段、大视场机载光学系统的设计需求,采用二次成像光路形式和XY多项式自由曲面,研制了一套基于640×512@24μm长波红外制冷型探测器的离轴三反光学系统。相比传统离轴三反光学系统,该系统解决了制冷型探测器冷光阑匹配问题和子午视场较小的设计难点,具有宽波段、大视场、透过率高、体积紧凑、无中心遮拦、无热化等技术优点。光学系统焦距160 mm,工作波段8～12μm,F数2,视场5.5°×4.4°,主镜和次镜均为二次曲面,三镜为XY多项式自由曲面。光学系统波前测试结果表明,系统波像差全视场平均值0.067λ(λ=9.11μm),具有较好的成像质量。