采用Hull树的贪婪地理位置路由算法的设计

地理位置路由算法是指借助节点获得的地理位置信息进行无线传感网络中的路由发现与数据转发工作。本文提出一种基于Hull树的贪婪地理位置路由算法——Greedy Hull Tree Geographic Routing(GHTGR)。通过图形学中凸包的概念,在网络初始阶段分布式地在各节点上建立Hull树以探查网络局部拓扑结构;同时在数据分组的路由转发阶段,通过Hull树内的搜索,寻找下一跳转发节点,完成数据分组的转发传输。通过仿真实验表明,与现有地理位置路由算法相比,该算法能够正确地寻找数据转发路径,有效地减少网络能耗,提高网络传输性能。

基于点云凸包算法的电网输电线路通道树障检测

针对树障与导线触碰发生短路,将会导致线路闪络、跳闸停电,甚至引发火灾事故的问题,提出一种基于点云凸包算法的电网输电线路通道树障检测方法。利用机载激光雷达采集激光点云数据,通过包围盒方法实施抽稀,滤除冗余点云数据。利用SVM分类算法确定树障点云数据,利用点云凸包算法构建树障点云凸包,根据三角函数公式计算树顶点与输电线路之间的距离,以此为基础,按照标准划分树障风险程度。结果表明,所研究检测方法应用下,树障顶点的平均检测误差为1.1 mm,每个研究区的树障顶点的平均检测误差达到相对最小值,由此证明了该方法具有较高的电网输电线路通道树障检测精度。

基于采样空间约束的改进RRT算法

由于水下环境比陆地环境复杂,在进行机器人水下路径规划时,利用传统算法规划的路径质量较差。为此,提出一种基于采样空间约束的改进快速扩展随机树(RRT)算法。首先,提取边界点,通过凸包算法划定障碍范围;其次,利用膨胀算法对划定的范围做区域膨胀,对采样空间进行约束;最后,通过对随机节点的四个特征进行计算,确定采样点的概率,为采用点的选择提供导向性,缩短因采样空间过大而导致过长寻路时间,提高路径质量。通过在PyCharm环境下的仿真实验对比RRT算法、RRT*算法和改进后的RRT算法,实验结果表明改进的RRT算法各项性能均优于RRT算法和RRT*算法。

基于二叉树的散乱点集快速凸包算法

在右壳树和左壳树概念的基础上,提出了基于二叉树的散乱点集快速凸包算法,它在查找每一个凸包顶点的同时,通过去除若干非凸包顶点来迅速、动态地减小散点集的规模,通常情况下能达到线性时间复杂度。算法省却了凸包顶点间连接关系的判断过程,适用于任何复杂的散点分布情况,并且简单,易于实现。

基于OpenCV的多特征实时手势识别

基于视觉的手势识别是实现新一代人机交互的关键技术。从手势分割和手势表示两方面入手,提出了一种基于Open CV的多特征实时手势识别方法。利用HSV颜色空间肤色分割算法分割出肤色区域,根据手势的几何特征分离出手势区域,然后运用凸包算法检测指尖,结合指尖个数、手指间角度特征和轮廓长宽比特征,建立决策树对本定义的12种不同手势进行分类。实验结果表明,本方法具有较好的鲁棒性、实时性好、识别率高。

平面点集的O（logN）步凸壳算法

本文提出了一个平面点集的凸壳点判断定理，并依此定理，设计了在改进的三维树网上用Ｏ（ｌｏｇＮ）步就可找到平面点集（有Ｎ个点）的所有凸壳点的并行算法．

平面中点对一般多边形的最近邻查询研究

平面中点对一般多边形的最近邻查询问题是要在一般多边形集合中找到查询点的最近邻以及顺序最近邻。针对查询对象的特殊性,以R树作为索引结构,采用一般多边形的凸包组织空间结构。通过判断可见边计算查询点到凸包的最小距离。采用优先队列的方法给出查询点到每个凸包的最小距离的排序,最终找到查询点的最近邻和顺序最近邻。

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。

基于最小生成树的渠道系统优化布局模型

针对平原地区农田灌溉渠道优化布局问题,当前普遍采用渠道布局原则进行布局,但其不能取得成本最优的布局。通过简化平原地区农田灌溉渠道优化布局问题,该文构建了基于最小生成树的渠道优化布局模型。与传统最小生成树模型不同的是该模型涵盖了2级渠道的优化布局问题,而且该模型得到的方案要大于等于1棵最小生成树。为了能利用成熟的最小生产树理论的求解方法,该文通过创建虚拟点概念去除渠道优化布局模型和传统最小生成树模型的区别,运用凸壳理论讨论求解该模型的4种情况,编写求解该模型的LINGO程序,然后将基于最小生成树的渠道优化布局模型用于案例,得到了研究区渠道布局方案。该方案的工程量是16 095 m3,而采用渠道布局原则得到的渠道布局方案的工程量是16 938.25 m3。结果表明基于最小生成树的渠道优化布局模型能得到成本更少的渠道布局方案,即最大程度地控制土地整治费用。研究为控制土地整治项目的费用提供了一条有效途径。

凸壳+橡皮球模拟布局模型构建研究

产品的紧凑布局有利于降低制造和物流成本,为提高三维产品布局紧凑度,对凸壳+橡皮球模拟布局模型进行研究。以点为处理单位,以邻边为扩展依据,采用卷包裹法构建凸壳和橡皮球,并用二叉树保存三角面片之间的邻接关系。提出基于步长的层次遍历方法实现对三角面片快速分类,采用投影法计算凸壳和橡皮球体积,得出布局初始紧凑度。以斜齿轮-蜗轮蜗杆减速电机的减速机箱体为例,运用提出的方法构建凸壳+橡皮球模型。结果表明,该方法有效减少布局设计计算复杂度,有利于实现产品数字化布局设计。

面要素空间信息量的度量方法研究

地图是空间信息的载体,地图空间信息的度量是地图信息传输理论的一个基础问题。地图空间信息主要包括地图要素的空间信息和要素分布的空间信息。地图空间信息是由要素的几何形态结构来体现,即要素的空间信息通过其几何形态特征描述。为此,本文以面要素为研究对象,提出一种以几何形态结构特征的面要素空间信息量度量方法。首先,从空间认知角度对面要素结构进行凸包分解,构建凸包树的面要素表达方法。然后,采用层次化策略,分别从结点的元素、邻域和整体三个层次来描述面要素几何形态结构,将面要素空间信息分解为几何形态信息和分布结构信息,结合面要素空间信息量的认知分析,给出了几何形态和分布结构特征的定量描述指标,并发展了基于几何形态结构特征的面要素空间信息量计算模型。最后,通过一组实验计算,进行了案例验证分析。

基于机载激光点云的输电线路树障隐患快速检测方法

针对当前输电线路无人机巡检中树障隐患检测计算量大、效率较低的问题,设计了基于激光点云数据的电力线重建和树障隐患快速检测分析的方法。该方法首先根据高程分布特征、点云密度特征和倾斜角度特征提取电力线点云,分离各条电力线并将其矢量化,然后提取植被点云生成三维凸包,最后通过计算植被凸包点与电力线矢量的距离提高了树障检测效率,快速检测出该线路内的树障隐患信息。结果表明:电力线提取结果完整准确,电力线三维重建精度和树障隐患检测效率较高。该方法对输电线路地形、线路走向和点云密度等因素鲁棒性较好,大幅提高了输电线路树障隐患检测的质量和效率,为大规模复杂环境下的输电线路树障隐患检测应用提供了参考。