基于Morse-Smale拓扑特征的文物碎片拼接算法

针对计算机辅助文物虚拟复原中由于破损文物断裂部位边缘受损而引起的轮廓线不能充分表示断裂面几何特征的问题,提出了一种基于断裂面拓扑特征的破碎文物自动拼接算法.首先,定义碎片模型顶点显著度指标函数,提取断裂面特征点,依据Morse-Smale复形理论构建并简化断裂面的几何拓扑图;然后,通过定义基准点与0值面,从而计算目标点的对应高度差值,将拓扑图中四边形曲面构造成为能完整表示断裂面几何特征的特征描述符,并根据凹凸互补性计算初始特征四边形匹配集的误差,筛选出最优匹配集;最后,采用四元组方法计算旋转、平移矩阵,利用穷举搜索法实现碎片的精确拼接.实验结果表明,该方法针对断裂部位边缘受损的破碎文物模型可获得较满意的拼接效果.     

基于形状骨架图匹配的文物碎片自动重组方法

为了有效解决文物碎片自动重组中由于断裂部位受损造成几何信息丢失,采用传统几何驱动方法容易失效的问题,本文提出一种基于形状骨架图匹配的文物碎片自动重组方法,将碎片匹配问题转化为碎片表面纹饰中非完整纹元的互补匹配问题.首先,通过提取文物碎片表面特征线得到碎片表面的纹饰信息;然后根据完整纹元的特征确定非完整纹元互补匹配的约束条件,采用视觉骨架剪枝的方法提取完全位于断裂部位的非完整纹元的形状骨架图,基于形状骨架图语法及匹配约束条件判定非完整纹元是否互补匹配;接着,将碎片上非完整纹元的顺序作为上层约束条件,采用基于带剪枝深度优先的搜索方法搜索匹配碎片;最后,以邻接碎片上非完整纹元间公共弦的端点作为邻接约束点,采用最小二乘法计算刚体变换参数得到碎片的初始位置,并采用迭代最近点方法将邻接碎片精确对齐.实验结果表明,该方法能够有效解决断裂部位存在缺损文物碎片的自动重组问题.     

相转移法制备137Cs 3D打印用光敏树脂的可行性研究

为弥补目前国内外精密异形放射源制备工艺的不足,将3D打印技术引入放射源制备领域。本研究采用相转移方法制备¹³³Cs 3D打印用光敏树脂,使用高分辨电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)进行检测,探索制备条件。并通过溴化镧探测器对制备的¹³⁷Cs 3D打印用光敏树脂材料进行检测。结果表明,通过相转移方法制备的三种¹³³Cs 3D打印用光敏树脂和¹³⁷Cs 3D打印用光敏树脂中铯元素分布不均匀度<5%。相转移法作为一种操作简便、反应条件温和的方法可用于制备含有铯元素的3D打印用光敏树脂,且具有一定普适性。     

熔丝沉积制造中稳固低耗支撑结构生成

熔丝沉积制造(Fused deposition modeling, FDM)是利用熔融塑料丝的一种3D打印技术,热塑料由喷嘴喷出逐层堆积完成打印.由于熔丝只能沉积在已存在物体的上层,因此需要构造支撑结构以支撑悬空部分.针对现有支撑结构生成算法中存在的或结构不稳固或耗材多的缺陷,提出一种以熔丝为支撑单位的树形稀疏支撑结构.与传统算法计算模型表面支撑区域不同,本算法计算每段熔丝需要支撑的区域,使支撑结构更契合熔丝沉积特点.算法还将支撑结构分为三类,将多约束优化问题分解,降低算法复杂度.实验结果表明,本文算法生成的支撑结构算法耗材少、支撑稳定.     

基于轮廓线特征点的交互式文物拼接

针对计算机辅助文物虚拟复原中断裂部位受损而引起的几何特征丢失问题,提出一种结合表面纹饰信息与轮廓线上特征点的交互式破损文物拼接算法。首先,通过生成拉普拉斯线得到碎片表面的纹饰特征和断裂部位表面轮廓线。领域专家根据纹饰特征的连续性标记表面约束点,再采用Douglas-Peucker算法提取断裂部位轮廓线上的特征点;然后,结合特征点至约束点的距离、特征点与邻接点的内角以及相邻特征点的欧氏距离构造能有效表示断裂部位拼合关系的特征点描述符,同时定义匹配度函数从而获取特征点匹配对集合;最后,采用四元组方法计算刚体变换矩阵,实现碎片的精确拼合。实验结果表明,拼合时间节省了约13%~16%,拼合误差小于1mm。该方法避免了传统的断裂面拼合方法因数据量大带来的高时间代价,可快速有效地实现破损文物碎片模型的虚拟复原。     

废弃混凝土再生粗骨料物理性能研究

混凝土作为当前我国主要结构形式——钢筋混凝土结构中的主要建材之一,其新建需求量和拆除垃圾产生量巨大。目前我国处理废弃混凝土最理想的途径是发展再生混凝土,而再生骨料的物理性能会直接影响到再生混凝土质量的优劣。通过试验,得到了再生混凝土粗骨料的密度、压碎指标、吸水率、颗粒级配等物理性能参数,为今后再生混凝土的发展提供一定的参考帮助。     

辐射加工级电子束量热计设计

为设计一种可以用于测量辐射加工级电子束吸收剂量的量热计,采用高纯石墨为吸收体,发泡聚苯乙烯（EPS）为绝热层材料,结合MCNP吸收剂量模拟结果设计各个部分的结构,利用ANSYS模拟分析软件进行热分析,确定各个部分的具体尺寸。以此量热计为基础,在某公司的10 MeV电子加速器下进行实验,采用microK250高精密测温电桥测量电阻阻值,获得10 MeV标称能量下的电子束吸收剂量的测量结果,得到吸收体被照射时间变化与吸收剂量的比例关系。探讨量热计准确性的影响因素,在能量为10 MeV时测量电子束吸收剂量的总不确定度为1.43,本研究结果可为辐射加工级电子束的吸收剂量测量提供参考。     

散乱点云谷脊特征提取

利用微分"化曲为直"的本质特性和离散计算方法,提出了一种基于局部重建的散乱点云谷脊特征提取算法。首先,利用离散Laplacian算子对点进行增强,通过阈值过滤标记潜在谷脊点。然后,在每个潜在谷脊点的局部邻域内构建紧附于潜在曲面、能反映该点局部几何特征信息的三角网格。最后,根据Weingarten映射的性质,估算潜在谷脊点的主曲率和主方向;将邻域大小作为尺度参数,利用简单直观的离散计算方法及线性插值方法,多尺度地判定一点是否为主方向上的曲率极值点,从而提取谷脊特征。实验结果表明:当点云规模为10 375个,谷脊点规模为1 129个时,执行时间仅为97.39ms;当点云规模达327 853个,谷脊点规模达到105 482个时,执行时间为3 956.12ms。该方法简单、稳定,避免了传统的利用拟合曲面再逼近微分量方法中由于曲面拟合带来的高时间代价,能快速有效地提取散乱点的云谷脊特征。     

基于L邻域分割的结构性纹理合成方法

针对纹理合成过程中L邻域整体匹配造成的误差,充分考虑了结构性纹理中像点之间的相关性信息,提出了一种新的L邻域匹配方法。取4个特殊的方向,对L邻域进行分割,利用纹理样图的灰度共生矩阵的相关值,对各个分割区域确定匹配优先级。采用基于优先级的多次匹配,找出L邻域的最佳匹配块。实验证明,该方法减少了传统的L邻域在匹配搜索过程中存在的计算复杂性和匹配误差,有效地提高了纹理合成中预处理的速度,在结构性纹理合成中获得了好的效果。