基于三维凸包的公差基准轴线拟合

针对采用坐标测量系统(CMM)进行基准轴线测量的特点,提出了一种基于凸包的基准轴线拟合算法。该算法首先根据计算几何的凸包理论,利用礼品包裹算法获得轴线采样点构建的三维凸包;考虑基准体系(Datum Reference Frames DRF)中基准的定义,确定基准轴线处于不同的基准优先级时被约束的自由度以及基准的评价方法。然后,利用轴线的数学方程将带约束的轴线分解成转动向量和平动向量并依次建立带约束的基准轴线转动和平动的数学模型。最后,利用三维凸包的相关定理以及基准的相关实体要求完成基准轴线的变动区域的求解。实验结果显示:采用该算法进行轴线基准体系建立得到的结果在处理无约束的轴线基准拟合时与CMM最小二乘算法得到的结果近似重叠,在处理存在约束的轴线基准拟合时两者的误差较大。不过,本文算法保证了受约束轴线相对位置关系,符合基准轴线的建立原则,满足工程需求。

基于最小三维凸包的锥束CT快速重建方法

针对传统锥束CT重建全尺寸立方体空间时存在大量冗余计算的问题,文章提出一种基于被测物体最小三维凸包的快速重建方法。首先根据Z线优先重建算法的特性,给出最小三维凸包的定义,然后根据锥束CT扫描投影关系和最小三维凸包的投影特点,提出了确定最小三维凸包3个参数的相应算法,最后通过仅重建最小三维凸包内的体素的方法,显著减少了重建计算量。对于截面形状变化较大的被测物体,可采用分段确定最小三维凸包的方式进一步减少计算冗余。2组仿真实验结果表明,文中方法可有效提高锥束CT的重建速度,并对复杂被测物体具有良好的适应性。

基于三维凸包的可变形离散网格模型

针对有限三维点集的表面重构问题 ,提出一种可变形网格模型的建模方法。对网格模型的流形表达、可变形网格的约束模型等关键技术进行了研究和探讨 ,提出了确定和维护网格变形方向的方法 。

顾及观测质量的多系统融合PPP三维凸包选星算法

从卫星空间构型出发,构建多系统融合PPP的三维凸包选星算法;为进一步改善多系统融合PPP的定位性能,提出顾及观测质量的三维凸包选星思路;最后结合实测数据验证并分析各自的选星效果和定位性能。

一种改进的快速三维凸包生成算法及实现

本文阐述一种快速的三维凸包构造新算法,算法吸收了Quick Hull方法中每次选用凸包的极值点(Extremal-Point)来构造新凸包的思想,在此基础上改进为选用二次极值点的方法来构造新凸包,并结合"冲突图"(Conflict-Graph)来更新凸包外的点和当前凸包的拓扑结构关系,从而取得了快速排除凸包的内部点、缩小问题规模、实现高效构建凸包的效果。本文算法的时间复杂度为O(nlgr),通过实验证明本文算法与QuickHull算法相比平均执行消耗时间减少20%,因此本算法具有理论和实际应用价值。

基于三维凸包的指纹匹配识别方案研究

文章在基本指纹加密的基础上,加上三维凸包思想,在理论上将指纹加密三维进行立体化匹配。在加锁时进行指纹三维凸包的构造,解锁时进行指纹三维凸包的匹配。简单介绍了三维指纹的提取办法,及三维凸包的构造,通过引进三维凸包匹配思想,为指纹加密识别提供新的思路。

改进的三维离散点集凸包求解算法

针对传统三维凸包算法的不足,阐述一种改进的凸包构造算法。该算法使用PCA主成分分析法对点集进行预处理,计算其相应的协方差矩阵,求出其特征值所对应的特征向量,并以之建立新的坐标系。再通过吸收Quick Hull算法的构造思想,充分利用坐标轴端点来构造初始单形体,结合冲突图来更新凸包数据结构,这样大大提高构造凸包的效率。这个过程能达到时间复杂度下限O(n)log n,实验证明该算法具有理论和实际应用价值。

基于三维激光扫描及凸包算法的油罐底部排量快速测量

针对传统立式金属油罐底量计量方法测量准确度不高、重复性不好等问题,提出一种立式罐底部排量快速测量方法。该方法以三维激光扫描仪获取的罐体点云数据为研究对象,采用计算几何学的寻找凸包算法,形成三维凸包,并通过投影法计算立式罐底部排量。以立式罐为对象并与几何测量法进行对比,分析快速方法的重复性及准确性。快速方法与几何测量法的重复性误差分别为1. 28%及11. 81%,测量结果均值的相对偏差为7. 43%。

基于凸包的物体三维表面轮廓模型的构建

该文提出了一种以凸包为基础来表达物体表面近似轮廓模型的方法。通过对由各种方式所得的散乱点集进行预处理,然后进行凸包运算,求得物体表面轮廓极值点,再依据这些点进行物体表面的三维重建。该文以Visual C++6.0为开发平台,采用可视化类库VTK,对这一方法进行计算机仿真,取得了较为理想的效果。

一种基于流形的机械臂动作构型知识压缩表达方法

针对在机械臂分拣任务中,存在物体形状各异、大小不一、训练神经网络成本过高的问题,提出一种基于流形空间的机械臂快速分拣方法。通过自主设计的一款简易实验装置模拟代替机械臂进行实验。对高维数据进行压缩,结合三维快速凸包求解算法,对体积大小不同的同类物体的流形空间进行分割,以凸包形式将稳定性较高的点集包裹起来。实验结果表明,体积大小不同的同类物体的高稳定流形子空间是一致的。该方法可以通过对一种物体的流形子结构进行尺度放缩,得到不同大小的同类物体的高稳定分拣区域,用于生成高效、可靠的机械臂分拣任务中的6D位姿构型,以提高分拣作业的工作效率。

面向Web的城市级表面三维模型数据优化方法

城市级表面三维模型在面向Web端应用时,存在细节层次不足或是缺少的问题,从而影响渲染效率。文章针对两类表面三维模型特点,从模型几何和纹理两个方面,提出了构建和优化两类表面三维模型层次细节的方法,构建了面向Web端城市级数据体量的三维模型多级层次细节模型。实验结果表明:文章提出的优化方法能够适应Web端城市级表面三维模型的高效渲染,具备较强实用性。

基于新型凸包法的平面度误差评定

在传统凸包法计算平面度误差的基础上,结合测点空间分布特点,提出了一种新的三维点集的凸包构建方法。通过将测点向xy平面投影,快速确定首轮凸包顶点,然后由本轮的相邻凸包顶点建立棱线,在剩余点中如果有一点使得该点和棱线构成的平面为凸包平面,则该点即为下一轮凸包顶点之一。通过这种方式,由本轮顶点,得到下轮顶点,依轮循环搜索直至无法得到新的凸包顶点,从而实现凸包的构建。在进一步利用凸包进行平面度误差评定过程中,对所有测点进行拟合得到最小二乘平面,利用构建凸包过程中得到的凸包平面方向向量及棱线向量数据,计算其与最小二乘平面的夹角,夹角较小的元素优先进行最小包容区域判别,以提高平面度误差的计算效率,最后通过与相关文献的数据进行比较,验证了该方法的正确性。

基于离散点构建凸包算法的研究

提出了一种提高构建凸包速度的新方法 ,其原理是在构建凸包时将其内部的点全部或大部分预先去掉 ,使参加构建凸包的离散点数目减少 ,从而达到高速的目的。与传统算法相比 ,该方法具有计算简单、效率高的特点。

基于角色几何碰撞体估计的实时服装仿真

提出了一种快速处理三维服装仿真中角色与服装碰撞的方法.该方法能够满足交互式实时仿真环境的需求.在预处理阶段,根据蒙皮动画的特点,将角色的几何形状以球和简化凸包等简单碰撞体进行估计.在实时模拟阶段,这些碰撞体跟随骨架运动并代替角色模型网格完成与虚拟服装之间的碰撞处理.此外,为了能够快速计算碰撞响应信息,该方法还利用外围映射机制进一步开发了相交测试的空间局部性.实验结果表明,应用该方法可以有效避免衣片与角色模型之间的相互穿透,同时大幅度地减少碰撞处理计算量.实时仿真系统对于复杂服装网格仍然保持了较高的模拟帧速率.

基于点云数据的测树因子自动提取方法

树冠的结构复杂、形态各异,测树因子的自动、准确、无损测量是森林调查中的一个重要研究项目。以三维激光扫描仪获取的三维点云数据为研究对象,基于计算几何学的寻找凸包算法,自动提取树冠的表面积、投影面积以及体积等测树因子。为验证算法的准确性,随机选取8个树种的120株待测立木进行试验,试验表明该方法测得的立木树高平均相对误差为2.33%,胸径平均相对误差为1.10%,冠幅平均相对误差为3.92%,自动解算的树冠表面积、树冠投影面积以及树冠体积相对于传统方法测得的参考值的平均相对误差分别为3.48%、6.01%和5.59%。因此以三维激光扫描仪获取点云数据,运用三维凸包算法,能够自动准确计算这些原本难以精确测量的因子,为应用三维激光扫描仪自动提取立木的测树因子提供了参考。

基于LiDAR点云数据的树冠空隙度指数分析

分形维数法是分析空间结构分布的一种典型方法,但它对于区分不同的分布形式还存在缺陷。针对这一问题,该文介绍了空隙度指数的定义和树冠空隙度的计算方法;以模拟的树冠点云数据为对象,提出了一种基于三维凸包和三维滑动盒算法的激光雷达(Li DAR)点云数据空隙度分析方法,详尽分析了不同冠型产生的空隙度指数差异;并利用4棵实测的树冠点云数据做检验;最后阐述了空隙度指数在树冠空间异质性分析研究中的作用,并对其应用范围和前景作了展望。结果表明:划分尺度相同时,在一定的尺度范围内,锥型树冠、半球型和半椭球型树冠的差别可以通过空隙度指数曲线有效地区分,实测树冠的结果也体现了空隙度指数对于判断树冠空间结构的有效性。

图像分析技术在磨具磨粒的形态分布研究中的应用

基于数字图像处理技术,使用MATLAB软件图像处理工具箱对陶瓷结合剂磨具的显微照片进行锐化和形态学处理,计算得到颗粒数量、面积、周长、圆度及质心坐标等参数;采用计盒维数及优化后的信息维数对试样磨粒分布进行表征,结果表明均匀性较差;基于质心和等面积相当径对磨粒进行二维到三维形态分布模拟,磨粒的三维分布图分析表明,大颗粒磨粒在磨具表面呈线性分布,具有一定的聚集性;残差检验结果表明模拟结果较好。检测方法可以较好的得到磨粒形态及分布信息,操作方便,结果直观,对实际磨具磨料的生产研发具有一定的指导意义。