散乱点云边界特征快速提取算法

摘要：提出一种散乱点云边界特征的快速提取算法,该算法采用R*-tree建立散乱点云空间索引结构,基于该结构快速准确获取局部型面参考点集,建立该点集的基准平面,计算点集内各点到基准平面的距离并将该距离与目标点到基准平面的距离进行比较,识别点云边界特征.实例证明该算法可快速、准确地提取散乱点云的边界特征.     

基于双测头组合的未知自由曲面自适应采样

在逆向工程中为了准确、快速、合理地获取未知自由曲面的表面数据,提出一种基于双测头组合的非接触式自适应采样方法.并列组安装2个点激光测头,分别为前端测头和后端测头,利用遮光布阻挡反射光消除两测头之间的测量干扰.在逐行采样过程中,在扫描方向上前端测头用于探路测量,系统实时地对探路测量数据进行处理与曲线拟合,根据拟合曲线的曲率特征为后端测头规划合理的采样间距,后端测头以探路结果为指导完成自适应采样.在测量截面进给方向上,通过截面间夹角分析,自适应地细分测量截面.仿真与实验结果表明,该方法能根据曲面特征合理地布置采样点,能有效提高曲面数字化的效率与精度,为模型重建提供合理的测量数据.     

基于双测头组合的未知自由曲面自适应采样

在逆向工程中为了准确、快速、合理地获取未知自由曲面的表面数据,提出一种基于双测头组合的非接触式自适应采样方法.并列安装2个点激光测头,分别为前端测头和后端测头,利用遮光布阻挡反射光消除两测头之间的测量干扰.在逐行采样过程中,扫描方向上的前端测头用于探路测量,系统实时地对探路测量数据进行处理与曲线拟合,根据拟合曲线的曲率特征为后端测头规划合理的采样间距,后端测头以探路结果为指导完成自适应采样.在测量截面进给方向上,通过截面间夹角分析,自适应地细分测量截面.仿真与实验结果表明:该方法能根据曲面特征合理地布置采样点,有效提高曲面数字化的效率与精度,为模型重建提供合理的测量数据.     

一种新的点云数据特征骨架提取方法

为解决点云数据的线骨架提取问题,为点云数据的后续几何处理的奠定基础,提出了一种新的点云数据骨架提取方法.通过对点云数据的空间层次剖分后建立其简化模型,可有效地避免噪声点对骨架的干扰;根据离散Morse理论,从简化模型中提取主要的特征点,用测地线连接这些主要特征点可得到模型的初步骨架.采用可见反力场方法将初步骨架内推至模型内部,对内推后的骨架光顺及聚类后形成最终骨架.该方法能够直接处理带噪声数据的大规模点云数据,所形成的骨架连续.     

能力曲线折线简化方法对比研究

将结构的能力曲线简化为二折线是确定结构的恢复力骨架曲线特征点(屈服点和屈服后刚度)、计算结构延性和等效阻尼比的关键.文中介绍了三种曾经建议的由结构能力曲线确定等效屈服点和屈服后刚度的方法,对三个框架结构算例采用上述建议方法计算的等效屈服力和屈服位移进行了对比分析,并以此屈服点和屈服后刚度作为等效单质点体系的恢复力骨架曲线,采用非线性动力时程分析法计算了等效单质点体系在罕遇地震下的最大弹塑性位移,通过与杆系模型非线性动力分析法计算的顶点位移对比,从而得到关于能力曲线简化方法的建议.     

三维网格模型局部骨架交互式提取方法研究

利用种子生长算法获取模型拟提取骨架局部区域,然后在局部区域首尾处交互确定出初始截平面,并自动插值出中间的等分截平面,最后求解几何截面与局部区域网格的截交线,将截交线的几何中心(即骨架点)顺序连接即生成局部骨架。实验表明该方法将人机交互与自动插值相结合生成截平面,算法简单,交互方便,易于控制,并且得出的模型局部骨架较精确。     

基于截面特征相容的曲面约束重构

为了从点云中重建高品质的曲面模型,提出一种基于截面特征相容的曲面重构方法.该方法将由点云切片获取的截面曲线分层次表达为直线、圆弧、B样条等基本曲线元和特征点的集合,并基于曲线微分几何属性,建立截面曲线特征点对应的数学模型,采用动态规划法求解并确定其初始对应关系,以曲线元特征匹配准则优化对应,逐步确立截面曲线间的特征对应关系,将特征对应关系映射为参数对应即可利用成熟算法逼近生成蒙皮曲面.实例表明,该算法获取的曲面模型不但满足精度和光顺性要求,而且忠实地反映了原始物理样件所蕴含的特征信息.     

截面线特征直接提取的离散曲率法

特征提取是逆向工程的重要步骤,其中截面线特征点的弱化是需要解决的关键问题.提出用离散曲率法提取特征点,曲率表达式包含了高斯核函数曲线,选用了合适的离散尺度因子.根据一阶和二阶离散曲率曲线的局部极值点,确定出截面线特征点集,进行特征点的融合,输出最终的截面线特征点集.通过与文献算法的输出进行比较,表明本算法提取的截面线特征点不容易有漏检和误检,能最大限度地与原有形状特征元保持一致.仿真输出实例证实了本算法的适用性和有效性.     

核心高强混凝土柱荷载-位移恢复力模型

为建立核心高强混凝土柱的恢复力模型,在核心高强混凝土柱水平低周反复荷载试验研究的基础上,对112种工况下的核心高强混凝土柱进行计算分析和数值回归.提出以轴压比、核心高强混凝土面积比、剪跨比为参数的恢复力模型骨架曲线特征点计算公式,恢复力模型的滞回规则及卸载刚度的计算公式.按所提出的恢复力模型对试验柱进行计算,所得计算曲线与实测的滞回曲线吻合良好,说明所提出的恢复力模型具有较好的精确性,能够较好地模拟和反映构件的实际抗震性能.     

三维可变形物体的三点匹配策略

针对不同姿态下的三维可变形物体特征点匹配问题,提出了一种基于热核信号特征和测地距离的三点匹配策略,从而可以为后续的紧密匹配奠定基础.该方法主要由以下三步完成,首先提取出三维可变形物体的外部特征点;其次,对外部特征点采用热核信号定义局部特征;最后,结合局部特征描述符和特征点之间的测地距离进行最优匹配搜索,得到正确的匹配结果.实验结果表明:该方法能很好地实现对三维可变形物体的稀疏匹配.     

钢筋混凝土剪力墙构件恢复力模型

目的研究RC剪力墙构件并给出其基于试验结果的恢复力模型．方法在同济大学土木工程防灾国家重点实验室进行了15片变参数剪力墙构件的拟静力试验,分析了剪力墙构件骨架曲线和滞回规律的特点．提出了以屈服点、峰值点和极限点为特征点,包括负刚度段的三折线骨架曲线模型．结果从理论分析和试验数据得到影响特征点值的主要影响因素,给出了骨架曲线的计算方法．给出了滞回模型,再加载刚度K1和卸载刚度Ku1、Ku2的计算方法及剪力墙构件恢复力模型的计算方法．结论利用已有剪力墙构件试验结果对笔者的计算方法进行了验证,结果符合较好．计算方法简单,便于工程应用．     

基于外点检测的加权k-means算法

为解决k-means聚类算法中异常样本点破坏数据分布,致使簇中心发生较大偏差的问题,通过计算样本点与潜在簇中心的距离赋予样本点不同的权重,降低外点对数据分布的影响,并通过对权重向量施加₀-norm范数在聚类模型中自适应移除外点. 采用交替最小化优化算法求解模型,在人工合成数据集和真实数据集上的实验表明,所提模型能有效降低外点对聚类的影响,可得到更有效的聚类效果.     

基于距离场的网格模型骨架提取

作为三维模型的一维表示方式,曲线骨架在计算机视觉和可视化应用中扮演着重要角色。为有效地从网格模型中提取高质量骨架,提出了一种新的基于距离场的骨架提取方法。首先,用户对输入的三维模型进行最小包围盒计算,并将该空间按照一定精度划分成一个个小立方块空间;其次,对每个小立方块空间进行判定,剔除模型外部立方块并计算内部立方块的距离值,完成模型体素化;接着,对每块体素进行距离值局部最大求解,完成对体素的初步选取;然后,对选取的体素迭代进行最大内切球约束去除冗余体素得到骨架点;最后,对选择的骨架点按照一定的规则进行有序连接形成骨架。实验结果表明:该方法能准确地提取质量较好的三维模型骨架。     

层内混杂FRP加固混凝土柱恢复力模型研究

为了给混杂FRP加固混凝土结构的弹塑性分析和加固设计提供计算模型,根据层内混杂FRP加固混凝土柱抗震性能的试验结果,以退化三线形模型为基础,通过回归分析,考虑了轴压比、体积配箍率和体积含纤率的影响,提出了混杂FRP加固混凝土柱的骨架曲线特征点参数确定公式和滞回曲线退化刚度确定公式.结果表明,所建立的恢复力模型骨架曲线和滞回曲线与试验值比较吻合.     

矩形钢管混凝土构件的滞回模型

利用计算矩形钢管混凝土构件荷载-变形关系的理论模型分析了含钢率、组成钢管混凝土的材料强度、轴压比、构件长细比及截面高宽比等参数对弯矩(M)-曲率(φ)及水平荷载(P)-水平位移(Δ)骨架曲线的影响.最后提出矩形钢管混凝土构件的滞回模型,此模型的计算结果与数值结果吻合良好,可供进行矩形钢管混凝土结构弹塑性地震反应分析时参考.     

钢轨磨耗测量中轨腰圆弧中心点的提取

针对钢轨磨耗测量中测量轮廓与设计曲线的对齐问题,提出一种提取钢轨轨腰圆弧中心的特征点还原初始钢轨轮廓的方法.该方法利用图像处理技术,获取钢轨轮廓单像素图像,确定轨腰圆弧的大体位置,应用最小二乘法解出最优的圆心坐标(特征点).与以往特征点的提取方法相比较,该方法所运用的计算方法较为简单,思路清晰,可避免一些不确定因素,从而满足了磨耗检测的要求.     

FRP约束圆形和矩形截面混凝土柱应力-应变关系统一计算模型

将FRP约束混凝土柱应力-应变关系曲线以转折点为界分为两段.根据曲线的边界条件分别确定这两段曲线模型的计算公式,通过对FRP约束混凝土在平面应变条件下的力学分析,并考虑截面有效约束的影响,推导出转折点应力、应变的计算公式,通过对已有模型的分析比较和对试验数据的回归分析得出极限应力模型,根据能量平衡推导出极限应变的计算表达式,最终得到FRP约束圆形和矩形截面混凝土柱应力-应变关系统一计算模型.计算结果与试验数据的对比表明,根据本文模型计算的曲线与试验所得曲线吻合较好.     

靠泊船舶的多点离岸距离提取技术

针对船岸距离信息误差所引起的逐年递增的靠泊事故率,本文提出了一种获取船舶离岸距离的方法.以船舶三维激光点云为基础,根据靠泊船舶点云数据的特点,建立了包含点云切割、降噪、筛选等方法的靠泊信息感知模型,用来提取靠泊船舶的多点离岸距离信息.本文使用"海洋岛"客滚轮靠泊点云数据对该方法的有效性进行了验证,模型输出的数据能反映船...     

基于骨架提取的树木主枝干三维重建算法

为了实现树木主枝干的三维重建,提出了一种基于骨架提取的算法.首先,根据Dijkstra距离对点云数据进行分段.然后,提取出每个连通部分的骨架,并采用线性规划的优化模型求出距离与角度的权值,根据加权后的匹配度进行骨架的连接,得到整株树的完整骨架.最后利用圆柱体拟合出树木枝干的模型,对含笑树和樱花树分别进行了实验,得到了令人满意的实验结果.     

桥梁抗震分析中桥墩M-φ曲线的求解

将桥墩模拟成平面杆单元,在弯矩-曲率简化模型中忽略下降段,用刚度双分量模型来替代.根据钢筋混凝土构件截面受力变形平截面假定和钢筋与混凝土材料的本构关系,推导了构件截面内力计算公式,提出了数值计算的方法和步骤,利用FORTRAN语言编制了求解构件截面M-φ曲线的程序.最后应用程序对一桥墩截面进行了计算,得出了桥墩截面的M-φ曲线及简化的M-φ曲线.与以往通过实验获取构件M-φ曲线相比,该方法经济有效,具有实用价值.