散乱点云数据配准算法

提出一种以物体表面上不附加任何几何和拓扑信息的散乱点集为处理对象,自动进行点云数据配准的算法·该算法针对待配准的2组点云数据,根据测点及其邻域点估算每个点的曲面法矢,并对法矢方向进行调整,使其指向曲面的同一侧;然后计算各个测点的曲率·根据每个测点的曲率来识别出2组点云数据中可以匹配的点对集合,计算将每一个点对的法矢方向映射为一致的三维空间变换,采用几何哈希方法找出使得最多数量的点对法矢一致的变换,运用该变换将散乱点云作初次配准·以初次配准后的结果作为新的初始位置,将匹配点对集合中的所有点对采用最近点迭代法进行二次配准,从而实现了2组散乱数据的精确配准·应用实例表明,该算法效果良好·

基于Hausdorff距离的多尺度轮廓匹配算法

在提取碎片轮廓线的基础上 ,提出一种以Hausdorff距离为度量准则的轮廓匹配方法。该方法的基本思想是首先采用卷积积分的方法 ,在多尺度空间里通过对轮廓进行重采样来计算轮廓上每一点的曲率并选取特征点。特征点及其两侧的若干点构成轮廓的特征段 ,然后由特征段之间的Hausdorff距离来比较二者的相似性 ,即为匹配程度。当Hausdorff距离小于给定的容差时 ,说明与特征段相对应的轮廓是匹配的。

二维非规则碎片匹配的算法

提出了一种基于曲率相似性的二维碎片轮廓匹配算法。该算法根据碎片轮廓上各点的曲率值来确定轮廓上的特征点,按照特征点对轮廓进行分段,将二维碎片的匹配简化为特征段的相似性度量与可匹配性验证。对可匹配的轮廓段进行欧氏变换以拼合两个轮廓曲线,自动地检测在当前变换下两个轮廓是否有重叠情况存在。没有重叠的两个轮廓组合起来更新为一个新的轮廓,进行再匹配直至重建过程完成。实例表明,算法是有效、稳定的。

3维碎片拼合的算法研究

为实现艺术珍品保护或古器物修复中3维碎片的比对和拼接,提出了一种空间任意形状的3维碎片拼合算法。该算法首先对由实物测量数据建立的三角网格模型进行预处理,即去除模型中所存在的一些缺陷,以提取模型边界轮廓曲线;然后对碎片的边界轮廓离散点进行五次B样条插值,同时计算轮廓曲线上各个点的曲率、挠率和法矢,并据此分析3维碎片轮廓曲线的几何特性;接着根据轮廓曲线上各个点的总曲率来检测轮廓的特征点,并对轮廓进行分段;最后根据曲率、挠率的变化对不同轮廓上的特征段进行相似性度量,并运用法矢对相似性程度较高的轮廓段进行可匹配性验证,同时计算出可匹配轮廓段的坐标转换关系,以实现碎片的拼合。实例表明,该算法是高效、稳定的。

三维碎片拼合的轮廓提取和特征点检测(英文)

针对三维空间碎片的拼接,提出一种轮廓提取和特征点检测的方法。首先,采用一种简单、有效的方法来构建三维碎片数据的拓扑关系,并在此基础上提取碎片的轮廓曲线。对存在缺陷、拓扑关系难以建立的三维测量数据,文中给出了相应的修改、调整方法。同时,提出了一种对轮廓进行重采样的方法来计算空间轮廓上每一点的曲率和挠率。将曲率和挠率相结合得出轮廓曲线上各点的全曲率,然后由全曲率值来检测碎片轮廓的特征点。轮廓曲线的描述就由其上每一点的曲率和挠率以及特征点来表征。实验表明了该算法的有效性和稳定性。

基于离散点曲率的细胞图像形状特征表述

针对细胞图像形状特征的描述,提出了基于离散点曲率描述细胞图像形状特征,并提出了一种基于k-邻域内密切圆半径的离散点曲率计算方法。首先,通过Canny边缘检测算子提取细胞图像初始轮廓,再利用直线插补的方法将存在较大间断的初始轮廓填充完整;其次,依据密切圆半径与曲率的计算关系,通过对每一个轮廓点进行k-邻域内的密切圆圆心的定位和密切圆半径的计算求得各轮廓点处的离散点曲率;最后,将求得的离散点曲率作为形状特征描述因子描述细胞图像形状;同时,在不同k-邻域范围的情况下分别对同一细胞图像进行离散点曲率的计算和形状特征的描述,通过分析与比较,最终确定一个能以最少特征点反映更多细胞图像信息的k-邻域范围。经实例验证,基于k-邻域内密切圆半径的离散点曲率能够准确、可靠、高效地描述细胞图像形状特征。

复杂结构的公差分析及优化

公差分析和优化是产品设计过程中的核心部分,在降低成本和提高产品质量方面起着重要的作用。介绍了复杂结构的公差分析及优化过程,阐述了公差分析的原理和步骤;以医用喷射装置为研究对象,建立三维CAD模型、装配尺寸链模型及公差分析模型;运用公差分析模块,计算出装配封闭环在极值情况和统计情况的实际分布情况。根据敏感度和贡献度数值查找影响装配精度的关键尺寸,对不合理的尺寸精度提出优化。

自由曲面自动铺带轨迹规划三角网格算法研究

自动铺带技术能提高复合材料的生产率和降低制造成本。路径规划是自动铺放加工质量的主要决定因素之一。重新构造了STL曲面文件中点、线、向量的关联信息,研究了自由曲面三角网格上测地线的算法,提出一种基于上述算法的铺带轨迹生成方法。

碎片拼合的轮廓提取和曲率计算(英文)

在艺术珍品保护或者古器物修复中 ,提取相关碎片的轮廓并进行曲率计算是其必不可少的环节 .Canny算子可以检测到物体轮廓的绝大部分信息 ,但是仍然会漏检一些明显的边界 ,导致轮廓的不连续 .提出了一种几何方法来定位、度量轮廓上的间断点 ,然后将其准确地填充起来 .在获得轮廓的完整信息后 ,文中提出采用卷积积分的方法 ,通过线性插值对轮廓进行重采样来计算各离散点曲率 .该方法保证了卷积窗口内离散点分布得均匀、一致 ,并且使得每一离散点与其权重都满足一一对应关系 ,从而保证了曲率计算的精确性 .同时给出了相关参数的选择方法 .实验结果表明 ,算法是准确和稳定可靠的 .

三维非规则碎片的分块算法研究

提出一种动态增长的平均法矢准则,采用宽度优先搜索的方法,对三维非规则碎片分块.首先,随机地选取碎片几何模型上任意一个三角片作为种子网格,通过法矢比较,将法矢方向一致的三角片加入到当前的种子网格;计算经过增长了的种子网格的平均法矢并继续上述的比较过程,得到碎片模型的初步划分结果;然后,对初步划分得到的相互混杂的大小区域分类、融合,进一步优化分块结果.应用实例证明了算法的有效性和可靠性.

飞机圆周盘旋时拖缆的动力学建模与分析

构建了飞机圆周盘旋时拖缆的多体动力学模型.基于对拖缆运动状态的研究及其受力情况的分析,运用多刚体法建立了拖缆离散模型,对系统进行动力学仿真分析,得到了拖缆旋转平衡的稳态构型.计算结果与在相同条件下对拖缆连续模型应用微元法的数值计算构型相似,表明所建的多刚体动力学模型是正确可信的,且仿真求解是快速准确的.最后,详细地分析了不同参数对拖缆垂直长度的影响.研究结果表明,在实际应用中飞机速度是影响系统正常工作的关键因素;为确保垂直度在要求范围内,在一定条件下,应合理减小飞机速度,来增加拖缆的垂直度;应用二分法得出了系统有效工作的速度范围.

面向航天企业培养国际化视野的卓越工程师

经济全球化正从根本上改变世界各国经济的设计、制造、销售、服务等模式,生产活动的全球分工与合作正日益巩固,国际间的技术交流和合作成为推动生产力发展的重要动力。越来越多的中国企业走出国门,将商品与技术带向国外,同时中国也吸引着世界上很多企业来投资。航天科技工业代表了一个国家的工业发展水平,其不仅可以促进经济的发展,增强本国的科技竞争力,也能保证国家的安全及在国际上的地位。

三维曲面部分匹配的算法研究

将基于曲率分析的曲面片形状划分方法和几何哈希相结合 ,提出一种通用的空间曲面匹配算法。对待匹配的三维曲面模型 ,计算其网格顶点的主曲率和法矢 ;由主曲率和该点所在的曲面片类型来构造其无向脚标 ,有向脚标为该点的法矢。按照多重筛选标准生成数量少却有效的匹配点对 ,建立候选点对列表。由候选点对所生成的三维空间变换组成哈希表 ,运用双层哈希投票机制得出使模型能够正确匹配的三维坐标变换矩阵。实验表明 ,该算法适用于具有部分重叠的曲面模型的匹配 ,并能保证较好的匹配精度和速度。

基于局部基面参数化的点云数据边界自动提取

提出了一种反求工程中基于局部基面参数化方法的点云数据边界特征的自动提取方法。首先选择合适的局部基面 ,然后用点云垂直投影于局部基面投影点的参数化代替空间点的参数化 ,二次参数曲面逼近点云 ,再利用曲面的微分特性估计点云数据的曲率值 ,求出曲率极值点 ,从中提取边界点。通过这些边界点可以进一步拟合边界曲线 ,达到对点云数据进行自动分片的目的。该方法具有较强的可操作性和实用性 。

《工程制图》课件的制作与思考

多年来,讲授《工程制图》课时一直借助挂图、实物模型等简单媒体,知识的接受比较被动,学生主动参与学习的意识也比较淡漠。这样的教学手段无法充分调动学生的学习积极性,学生的空间想象能力和思维能力也难以培养。而《工程制图》课件是将《工程制图》教学中需要的几何模型,机械零件进行真实感极强的动态模拟显示,而且还能够模拟零件在机器中的相对运动关系、位置及功能等。通过教师、学生与计算机的交互活动,循序渐进、生动形象地进行教学,有利于提高学生学习积极性和主动性,同时显著提高了《工程制图》的教学效率和教学效果。

基于遗传算法的曲面匹配

提出了一种基于遗传算法的曲面匹配算法。该算法构造曲面的有向深度图像,将问题由3维转化到2维,通过图像的比较来获得曲面的匹配误差。由匹配误差值得到适应度值,使用遗传算法对曲面的匹配位置在7维空间中进行寻优,得到最优匹配。该算法稳定、高效。

混凝土硫酸腐蚀深度随机过程模型

模拟腐蚀层扰动的硫酸腐蚀环境对6组混凝土圆柱体试件进行了加速腐蚀试验,采用三维激光扫描法和传统的游标卡尺法分别对试件的硫酸腐蚀深度进行测量.以最小二乘圆柱法构造目标函数,利用Matlab软件对三维激光扫描法获得的数据进行处理,求得每个被测点的腐蚀深度,对腐蚀深度进行统计分析,发现其服从正态分布,统计参数均值和标准差均随腐蚀时间近似线性增大,腐蚀深度可表示为高斯随机过程.与三维激光扫描法结果相比,游标卡尺法所得腐蚀深度的均值略小,标准差则明显偏小.由于三维激光扫描法获得的数据量是游标卡尺法的数万倍,因此基于三维激光扫描法的混凝土腐蚀深度随机过程模型在进行腐蚀深度预测时具有更好的可信性.

二维碎片轮廓曲线的匹配算法

笔者提出了一种二维轮廓匹配的方法,该算法是对图像之间相似性度量的Hausdorff距离的进一步推广。首先,以特征点及其两侧的若干点构成特征段,用特征段对轮廓进行分段描述,然后用特征段之间曲率的Hausdorff距离来度量分段轮廓之间的相似性,获得匹配结果。该算法充分利用轮廓线的几何特征信息,既保证了较好的匹配精度,又能显著提高算法速度。

航空专业建设中的国际“一流”标杆研究

被列入一流大学建设目录的高校,其学科建设自应对标"一流",但作为培养社会发展所需的不同领域专门人才的专业建设是否有对应的国际"一流"标杆呢?"一流学科"和"一流专业"的内涵、关系如何?结合航空专业的建设,我们该如何理解一流标杆?我们认为,我国的航空专业建设必须面向我国航空业发展的实际,扎根中国大地,致力于培养符合中国乃至全人类当前及中、远期发展要求的研究型、创新型人才,以人才质量是否能很好地支撑航空强国梦的实现作为衡量专业建设是否"一流"的根本准绳。其有别于一流学科的建设,又与一流学科的建设关系密切。

飞机与艺术

科技给艺术提供动力,而艺术使科技的物化成果视觉更加具有冲击力,给人美的享受。本文围绕飞机的外表面喷涂、气动外形与隐身设计、民用客机客舱的舒适性,以及特技飞机的飞行表演,全面阐述了飞机内外装饰、外形设计以及飞行表演中的艺术元素。