基于OpenCASCADE的轮廓曲线识别与提取系统研究

为解决激光3D轮廓曲线投影所需的曲线识别与提取问题,提出了一种基于OpenCASCADE(OCC)平台的方法,该方法利用开源的三维几何引擎OCC读取待投影零件的数字化模型,结合相关几何与拓扑数据结构,基于局部几何属性的方法来识别截面曲线轮廓类型,并通过等弧长、分段等采样方式将轮廓坐标数据写入PLY格式文件。基于以上曲线识别与提取方法开发了三维轮廓曲线识别与提取系统,该系统能应用于机械制造、辅材铺层等领域的投影指示,为实现数字化制造提供有效支撑。

基于广义交叉截面的实时虚拟人皮肤变形方法

皮肤变形是虚拟人合成研究领域的重要研究方向之一。交叉截面皮肤变形方法由于具有较好的实时性和逼真性在实时虚拟人应用环境中被广泛采用。但是这种方法要求虚拟人皮肤网格按照规则的交叉截面轮廓的方式组织,难以表达更丰富和精细的皮肤变形特征。基于此,本文提出了基于广义交叉截面的皮肤变形方法。该方法既具有速度快、操作简单、占用存储空间小的优点,同时又克服了交叉截面方法在皮肤网格组织方式方面的局限性,可以驱动任意皮肤网格组织方式的虚拟人表面模型,获得非常逼真的皮肤变形效果。

一种由二维轮廓线重建物体表面的方法

本文提出一种通过体数据转换实现由轮廓线重建物体表面的方法 .该方法根据“表面投影区”比较两相邻切平面上对应像素点的状态函数值 ,以确定影响等值面生成的像素点 ,从而只进行影响等值面生成的像素点的距离函数的计算 ,并可在根据需要对相邻切平面上的对应点进行插值计算后 ,生成分辨率较高的体数据 .本文采用改进的 MT算法生成等值面 ,完成物体的表面重建 .该方法缩短了体数据的构造时间 。

基于区域Voronoi图的复杂形体的三维重建算法

针对目前由二维轮廓线重建三维实体的方法要求轮廓线间距小、形状相似,对轮廓分叉及孔洞的解决有诸多限制且计算量大费时等问题,提出了Delaunay三角剖分与体素重建的思想相融合的方法。首先将断层图像轮廓近似表示成平面多边形,并利用Voronoi图进行划分,然后对其进行三角剖分。最后通过最短路径把这些三角形连接到相邻断层轮廓线的顶点上,扩展成四面体,从而直接完成三维重建。试验结果表明,该方法能较好地解决轮廓的分叉、孔洞等问题,且减少了数据量。

基于投影的断层间多连通物体轮廓表面重建

提出一种基于轮廓投影关系判断的断层间多连通轮廓的表面重建方法 .在分析轮廓投影关系特性的基础上 ,建立了“连接表面投影区”;在连接表面投影区域内 ,利用距离函数生成过渡区域的体数据 ,进行表面重建的计算 ;并可根据需要进行插值计算 ,生成分辨率较高的体数据 ;最后对 MT算法进行改进 ,抽取等值面 ,完成物体的表面重建 .该方法缩短了体数据的构造时间 ,加快了整个表面的重建速度 。

地貌及等高线表示的分解定理与表现定理

随着计算机制图和GIS的迅速发展 ,对于有着广泛应用的地貌形态特征问题 ,提出了进一步加以科学、系统、深入定量研究的迫切要求 ,以便获得更科学、合理的应用。作为一个系列研究的开始 ,首先要解决用 2维空间的等高线表示 3维空间地貌形态的科学性这一问题。为此 ,文中引入了地貌截影及截地貌的概念 ,通过地貌分解定理与表现定理的证明 ,以及等高线、地貌截影和截地貌三者之间的等价关系的论述 ,最终从数学上解决了上述基本问题 。

基于局部分块三维物体表面三角划分算法

基于三维重建工作中物体截面轮廓线序列中相邻轮廓线基本相似的事实，提出了物体截面轮廓线点集之间三角划分的一种快速算法．算法首先寻找轮廓线的控制点，对每两条相邻轮廓线的控制点进行配对；然后将这样两条轮廓线之间的三角划分分配在多个小曲线段对之间进行，并且根据事先匹配的控制点，在每个小的区域中进行简便快速的三角划分．实验验证了算法的有效性．

关节点处增加截面的三维虚拟人皮肤变形方法

实时逼真的三维虚拟人的皮肤变形技术是计算机动画的重要研究方向之一。基于切面轮廓线进行操作的交叉截面皮肤变形方法由于速度快及良好的连续性被广泛地使用。但在自由度变化大的关节处难以表达细微的皮肤结构。基于此,在自由度变化较大的关节处通过增加截面的方法进行补偿来表现细微的皮肤变形,取得了预期的效果。该方法解决了关节处皮肤变形的失真效果,并且没有降低实时性,获得了理想的皮肤变形效果。

复杂目标外形拟合及散射截面计算

本文用修正的双三次参数样条拟合目标外形,可直接使用飞机外形CAD设计数据库,可拟合绕射点坐标,主曲率半径及主方向,短程线及其它一些几何参数,用一致几何绕射理论计算目标的雷达散射截面。计算精度为1dB左右,理论计算与实验结果吻合好。

基于Surfer软件的黄河花园口河道水下地形图绘制

简要介绍了Surfer软件的功能，并以Surfer软件在黄河花园口河段水下地形图绘制中的应用为例，介绍了该软件绘制等值线图和河道断面图的方法，取得了较满意的效果。实践证明Surfer软件方便、直观、高效的特点完全可以满足水文工作中绘制专业图形的需要，在水利行业有着广阔的应用前景。

三维物体表面三角划分的快速算法

通过三角划分从三维空间点集重建三维表面的方法 ,在实际应用中涉及到的数据量常常很大 ,因此对算法的计算速度有较高的要求 .基于三维重建时物体截面轮廓线序列中的相邻轮廓线基本相似的事实 ,提出了一种物体截面轮廓线点集之间的三角划分的快速算法 .该算法首先寻找轮廓线的控制点 ,并对每两条相邻轮廓线的控制点进行配对 ,然后将这样两条轮廓线之间的三角划分 ,分配在多个小的曲线段对之间进行 ,并且由于事先进行了控制点匹配 ,因此 ,在每个小的区域中就能够进行简化快速的三角划分 .经理论分析和实验 ,该算法与常规的全局优化算法相比 ,在视觉效果上基本一致 ,可在计算时间上却要少得多 。

Autolisp语言在测量工作中的应用

通过两个实例介绍了Autolisp语言编程在工程测量中的应用,通过实践证明,该应用可以明显地提高工作效率。

基于改进萤火虫算法的航发叶片3D采样方法研究

航发叶片是航空发动机的重要零件,其加工精度将直接影响航空发动机的使用性能与寿命。对叶片加工精度的评价通常采用3D轮廓测量方式实现。由于作为典型自由曲面代表的叶片结构复杂,存在较大的空间扭曲度,不仅导致其加工困难,也加剧了测量的难度。三坐标测量机是目前叶片轮廓测量精度最高的检测方式,受制于叶片型面复杂度和目前触点式三坐标测量技术限制,需要采集大量的表面数据点才能全面地表征叶片表面特征,使得测量效率极低。从曲面3D模型采样的角度出发,提出了基于改进萤火虫算法的采样点提取方法,首先提取叶片各截面曲线,其次对提取曲线分段并以等弧长方法均匀采点,按顺序提取的初始点位置数据模拟建立小型萤火虫群落,计算群落内点曲率关系并确定目标位置点的移动方向以及步长,实现已知分布点的点位自动更新,最终得到叶片表面所有关键特征采样点。本文算法可实现测量点数自由配置,通过该方式达到调整测量效率的目的,再代入算法实现了采样点还原精度的提升,通过对比等弧长采样算法以及等参数采样算法采样结果,拟合曲线与原始曲线的轮廓偏差、最大位置偏差、平均位置偏差,确定本文采样算法结果明显优于前两种算法。

外形设计对飞机隐身性能影响分析

飞机的隐身技术是一个多学科交叉的技术领域,措施多样,外形设计作为其中的一项重要手段也备受关注。文中着重讨论并分析了如何通过有效外形设计措施,降低飞机主要威胁方向雷达电磁波的反射,从而降低其被雷达等探测源截获的风险。

管材弯曲中壁厚变化引起横截面畸变的试验研究

分析了弯管壁厚的变形状态,利用壁厚变化对弯管内、外轮廓的形状畸变进行了试验研究。研究结果表明,管壁材料未发生失稳变形前所产生的管壁横截面畸变同样应该引起重视,并提出受弯管内、外轮廓变形所约束的最小相对弯曲半径的近似计算公式。

基于断面测量数据的水库地形图更新算法研究

使用常规方法更新水库地形图无法满足水库调度、泥沙监测和洪水预报的需要,等高线等比降化算法是基于断面实测地形数据更新水库等高线的计算方法,它通过对原有等高线的修正、更新来达到更新水库地形图的目的。小浪底水库的应用结果表明:使用该方法更新水库地形图,可以及时掌握水库的冲淤分布,全面了解水库地形变化及库容变化情况。

电子自旋共振准三维图象的重建方法

根据投影切片原理,设计了一个简单而有效的ESR图象重建算法和程序,可利用样品的一集ESR谱,方便地绘制出样品在某截面的自旋密度立体轮廓图、等值图和散点密度分布图等,为分析和研究自旋密度的分布及其性质,提供了直观依据。作为应用,文中给出了石英杜瓦受紫外光辐照后产生的局部晶格缺陷——F心的空间分布图,图中清楚表明,F心的浓度与辐照方向和辐照强度的密切关系,与试验结果完全相符。

数字人体模型中腰部剖面曲线参数化变形算法

针对基于特征的参数化人体造型方法在变形精度和个性化表现方面存在的问题,在深入分析人体部位造型和变化特点的基础上,提出一种新型的参数化人体造型和变形算法。首先,利用水平剖面横切获取人体模型的特征腰围围线,并引入人体特征尺寸参量,确定腰围围线上正面、背面和侧面的3个迭代初始轴和初始值;然后,利用角度加权平均计算出围线上各点的坐标,通过不断迭代实现腰围围线的变形;最后,在指定变形区内,根据其他相关围线的高度和腰围围线初始值,确定这些围线的迭代初始值,实现指定区域的其他围线变形,完成该区域的整体变形。研究结果表明,该数字化人体模型可依据指定特征尺寸,变形得到个性化人体模型。

外形设计对飞机隐身性能影响分析

飞机的隐身技术是一个多学科交叉的技术领域,措施多样,外形设计作为其中的一项重要手段也备受关注,它可以将雷达回波从一个视角转移到另一个视角,从而降低高威胁区的反射回波。文中从分析F-22等典型隐身飞机的外形隐身措施入手,结合对典型物体雷达波反射特性的分析,着重讨论如何通过有效外形设计措施,降低飞机主要威胁方向雷达电磁波的反射,降低其被雷达等探测源截获的风险,从而提高飞机在现代战争中的生存能力。

血管横截面参数模型及其在血管重建中的应用

为了改善传统重建方法在稀疏投影等病态情形下的重建效果 ,分析了描述血管弹性性质的微分方程 ,并利用离散余弦变换的能量压缩特性 ,建立了具有圆形分量、椭圆分量等 10个参数的截面模型 .与圆形、椭圆形截面模型相比 ,该模型能够更逼真地描述血管横截面 .利用该模型还可以对传统重建方法进行后处理 ,从而改善重建效果 .仿真结果表明 :该模型描述各种血管横截面的误差仅为 2 0 4 % ,在病态投影的情况下可以使重建误差减小到 5 %左右 .