基于L系统和三维Morphing的器官生长建模

为解决植物器官生长过程中的变形问题,提出一种基于L系统和三维Morphing的器官生长建模方法。该方法以L系统描述植物的拓扑结构,以三维Morphing模拟植物叶片和果实的变形过程,并根据花的特殊结构引入一种模块化建模方法以实现花的开放过程。以辣椒为例展示建模过程,实验结果表明,该算法能解决植物器官变形问题,提高建模效率。

可控的三维Morphing

提出了一种基于距离场插值的三维 Morphing算法 .该方法通过解析距离场来实现三维 Morphing,使过渡形体的光滑性不依赖于原模型的离散剖分精度 .同时 ,给出了基于约束点对和变形控制体的交互形状过渡算法 ,用户可由此直观而方便地对变形过程实施有效的控制 .多个变形实例证明 ,该算法能够方便地实现两个任意定向流形模型间的可控三维 Morphing.

带不失真纹理映射的三维Morphing动画研究及实现

介绍了三维Morphing,编程实现了相同顶点数和拓扑结构的物体之间的Morphing,并采用一种带不失真纹理映射的船形曲面造型法,有效地消除了形变曲面的纹理映射的图像失真问题,最后给出了基于任意拓扑结构的物体间Morphing的方法,

Morphing the Rules:Advanced Adaptations of Mud in Nigerian Buildings

Mud is a ubiquitous building material in Nigeria,perhaps this is the reason why it is hardly seen as the outright building material that it is.The most popular contribution of mud to Nigerian architecture can only be seen in the ancient traditional huts all over the country.Although still a building material in the suburbs of the country,mud is seen as a relic of the past,a symbol of a primitive tale of Nigerian building construction.The primary effort here is to redefine mud as a“skin”with infinite possibilities of imagery and texture,rather than its typical application as a wall in Nigerian architecture.Mud is attempted to be expressed via a new geometric vocabulary by re-evaluating its surreptitious properties including its ability to behave like a formally defined NURBS(non-uniform rational basis spline)surface.The properties of mud and clay are unconventionally simulated in computer modelling and analysis software to understand the ways in which it can be optimized for advanced building applications.Streamlined calculations and algorithmic calculations serve as tools to discover the NURBS-propensity of mud.This provides a whole new low-cost construction opportunity for the building of irregularly flowing structures.

基于Morphing的三维地质界面生成

利用Morphing技术,参照四周地质界线的形态特征并以之为约束,插值生成一系列形态渐变的过渡曲线,采用轮廓线算法构建相邻曲线间的不规则三角网,并最终生成较为光滑的三维地质界面。将实际复合问题转化为4种基本问题进行求解,并详述了四边问题的实现细节。实验表明,该方法能够生成光滑三维地质界面,并较好地保留了已知地质界线的形态特征。

三维地籍测绘研究及其标准化探索

针对传统的基于二维地籍的土地管理模式不能很好地满足日趋紧张的城市空间管理需求的问题,本文首先分析三维地籍国内外发展现状,提出了基于三维地籍测绘解决土地立体化管理难点、痛点的技术路线,然后开展了三维地籍标准化探索,重点介绍《三维地籍产权体测绘技术规程》的编制过程和主要内容,并将研究路线及此标准应用到典型案例中,以证明该技术路线的可行性和标准的适用性。

正畸过程中牙齿三维方向变化的模型测量方法研究进展

牙齿三维方向上移动效率的评价是评估正畸疗效的重要内容之一。随着科学技术的发展,矫治器及矫正技术不断进步,用于研究正畸矫治牙齿三维方向移动效率的方法和工具也在不断更新。本文以牙齿移动测量方式发展为主线,介绍了由手工石膏模型测量转向利用计算机软件对数字化模型的测量过程和依据,并对三维数字化模型数据获取方式、储存文件格式及可选择的分析处理软件进行了说明,以及回顾了前人对三维数字化模型进行三维重叠的部分研究,总结了目前对光学扫描及X线扫描得到的两种三维模型数据常用的配准方法和配准区域的选择。

基于C++的三维闪电回击数据再处理系统设计

针对三维闪电数据处理算法改进之后需重新定位回击数据,以及省级三维闪电探测系统的回击数据通常更加完整,应用时要将多个省份闪电回击数据合并后重新处理出准确的云内闪电高度值等问题,本研究使用C/S架构和C++builder编程开发了三维闪电回击数据再处理系统。系统设计了回击数据查询处理界面,提供了监视控制功能。通过设定回击数据文件和配置文件,再运行软件系统对符合条件的回击数据进行排序,在完成排序的数据中提取同一闪电相关信息,经计算处理得到重新定位的三维闪电探测结果并存储。将系统部署于国家级平台查询处理全国组网的三维闪电历史回击数据,测试结果表明,再处理系统操作便捷、功能齐全,满足三维闪电回击数据再处理系统的任务要求。

基于极限平衡法的危岩倾覆稳定性三维计算方法

目前危岩防治工作中,危岩稳定性评价主要以简化后的二维剖面作为计算模型。由于自然界中的危岩形态极不规则,采用二维剖面计算模型并不能真实反映危岩受力情况。为了研究危岩稳定性三维计算方法,在前人研究基础上,基于极限平衡理论,提出了由后缘裂缝抗拉强度控制的危岩倾覆稳定性三维计算公式,采用数值积分和空间几何方法给出了在危岩单体三维模型基础上求解危岩后缘岩体抗拉力、水压力及其力矩计算公式和实现流程。以三峡库区瞿塘峡吊嘴危岩为实例开展了应用,并通过数值分析进行了验证。通过不同形态危岩的三维稳定性分析,讨论了三维与二维稳定性计算结果的关系,对比发现危岩形态对稳定性计算结果有明显影响,三维计算较二维计算更准确和实用。

船舶有航速时三维时域格林函数计算方法研究

船舶工业CAE软件势流求解器的开发对势流计算方法的可靠性提出要求,本文针对船舶有航速时深水三维时域格林函数计算方法开展研究。首先引入三维时域自由面格林函数,其瞬时项的求解采用Hess&Smith方法,自由面记忆项的求解采用美国密歇根大学Beck团队的方法。其次,分区域推导出三维时域自由面格林函数记忆项及其导数的编程所用的数学展开表达式。然后,采用间接法模型求解分布源强和速度势,并采用压力直接积分法求出时域辐射力。最后,针对Wigley I船型开展了辐射力计算,并与公开的试验及计算结果进行对比,验证本文方法的可靠性。

动态场景的三维重建研究综述

随着静态场景三维重建算法的不断成熟,动态场景三维重建算法成为近年来的研究热点和研究难点。现有的静态场景三维重建算法对静止的对象有较好的重建效果,一旦场景中对象出现变形或者是相对运动,其重建效果不太理想,因此发展对动态场景的三维重建研究工作是相当重要的。简要介绍三维重建的相关概念及基本知识、静态场景三维重建和动态场景三维重建的研究分类及研究现状;全面总结了动态场景三维重建研究最新进展,将动态场景三维重建按照基于RGB数据源的动态三维重建和基于RGB-D数据源的动态三维重建进行分类,其中RGB数据源下又可划分为基于模板的动态三维重建、基于非刚性运动恢复结构的动态三维重建和RGB数据源下基于学习的动态三维重建,RGB-D数据源下主要总结归纳基于学习的动态三维重建,对各类典型重建算法进行了介绍和对比分析;介绍了动态场景三维重建在医学、智能制造、虚拟现实与增强现实、交通等领域的应用;提出了动态场景三维重建的未来研究方向,并对这个快速发展领域中的各个方向研究进行了展望。

三维建模技术在服装设计中的应用

应用三维建模技术进行虚拟服装的设计制作实践,利用Style3D系统生成的数据文件指导实物样品服装的制作。总结三维服装技术在服装设计制作中的作用及优势,优势主要体现在提升服装生产制造阶段的效率,达到降本增效的目的,具有一定的指导价值。

改进的3D-BoNet算法应用于点云实例分割与三维重建

为了更好地利用点云数据重建室内三维模型,本文提出了一种基于3D-BoNet-IAM算法的室内场景三维重建方法。该方法通过改进3D-BoNet算法提高点云数据的实例分割精度。针对点云数据缺失问题,提出了基于平面基元合并优化的拟合平面方法,利用拟合得到的新平面重建建筑表面模型。在S3DIS和ScanNet V2数据集上验证3D-BoNet算法的改进效果。试验结果表明,本文提出的3D-BoNet-IAM算法比原始算法分割精度提高了3.3%;对比本文建模效果与其他建模效果发现,本文方法的建模效果更准确。本文方法能够提高室内点云数据的实例分割精度,同时得到高质量的室内三维模型。

我国融合教育政策变迁的三维审视与展望

融合教育保障了残疾学生进入普通学校接受教育的权利,让每一位学生享有公平而有质量的教育。融合教育改革与发展受政策推动、引导和调整,政策反映了社会中潜在的意识形态和假设。运用“工具—要素—时间”三维分析框架对我国融合教育政策变迁历程进行分析发现:我国融合教育政策经历了解决残疾儿童入普通学校难的问题、扩大融合教育规模、兼顾规模与质量、向高质量融合教育发展迈进四个阶段。伴随政府职能转变以及融合教育发展,融合教育政策中的工具选择及其组合更为科学有效,融合教育政策中的支持要素也更加适应残疾学生的个性化需求。为实现高质量融合教育发展目标,未来的融合教育政策应做好顶层设计以推进融合教育法治化建设,合理组合多种政策工具以解决融合教育发展困境,完善融合教育政策内容以优化融合教育支持要素。

新课标中核心素养对“双基”“三维目标”的继承与超越

继承与超越是把握核心素养与“双基”“三维目标”关系的两个关键词。素养导向的新课标承认知识在教育中的基础性地位,各学科着重培育的核心素养普遍以中国学生发展核心素养为统率,以各学科知识和技能为基础。“三维目标”在拓展教育目标的全面性等方面超越“双基”,核心素养在将知识、技能、方法、情感等课程教学目标看作有机整体等方面进一步超越“双基”和“三维目标”,核心素养语境中的知识观和技能观在强调基于真实情境的应用与生成等方面较以往有了很大进步。聚焦核心素养,新时代课程教学改革应该在继承基础上超越,构建兼容“双基”与“三维目标”的核心素养结构模型,直观呈现三者的内在统一关系;合理定位聚焦核心素养的单元和课时教学目标,抓准教学设计的“牛鼻子”;基于多种教学方式的相辅相成培育核心素养,丰富课堂教学组织形式。

无托槽隐形矫治器扩展上颌牙弓时附件差异对后牙位移的三维有限元分析

目的:利用全牙列精准扫描建模分析无托槽隐形矫治器扩展上颌牙弓时对后牙三维位移的影响。方法:选择2017年1月-2022年6月就诊于笔者医院口腔正畸科的86例成年患者为研究对象。所有患者均为安氏I类错牙合,矫治方案设计为仅通过邻面去釉的方式排齐上下前牙,在全牙列精准扫描建模的基础上,构建无托槽隐形矫治器进行上颌牙弓扩弓前以及扩弓后的后牙三维方向有限元模型的对比。结果:第5组位移量的最大值(3.315 17)与最小值(3.139 25)的比值均为所有组别中最小的。与其他组相比,第5组位移最小值与根尖的距离更近;第5组的第二前磨牙对应得到的等效应力值最小,应力的分布更为均匀。结论:施加附件作用时,对前磨牙的控根效果显著优于磨牙,其中优化后扩弓支持附件对后牙的控根效果更为优秀。

三维成矿预测关键问题

三维成矿预测是当前深部找矿预测和勘查的重要方法和手段,其方法体系和实践应用均已取得大量成果,但同时存在若干关键科学技术问题,导致其进一步发展受到制约。本文从多尺度三维成矿预测方法体系不完善、不确定性分析与优化研究薄弱、三维成矿预测要素挖掘存在瓶颈、缺少针对三维成矿预测的三维深度学习模型和方法等关键问题出发,对目前三维成矿预测领域相关方面的研究进展进行综合分析,并提出针对上述关键问题可能的解决方案和研究方向。预期未来三维成矿预测领域的研究工作将创新发展出多种方法,实现对三维预测信息的深度挖掘;构建形成适用的三维深度学习模型和训练方法,有效增强三维成矿预测结果的预测能力;通过系统性地开展三维成矿预测不确定性研究,进一步优化预测过程和结果,有效提高三维成矿预测方法的可靠性和准确性;形成面向多尺度三维成矿预测的方法体系,更有效地指导矿集区-矿田-勘查区块(矿床)等不同级别的深部矿产资源找矿勘查工作。相关关键问题的解决将进一步深化和完善三维成矿预测理论和方法体系,促进三维成矿预测理论方法的实践应用,显著提升深部找矿预测和勘查工作的效率与水平,助力深部找矿突破。

激光距离选通三维成像技术研究进展(特邀)

随着人工智能时代的到来,同时获得反映目标辐射特性和纹理特征的高分辨率强度图像以及反映目标和所处场景的三维空间信息的稠密点云数据/三维图像的激光相机雷达技术已成为激光雷达的发展趋势。传统的摄像机与激光雷达复合的技术方案存在异源数据融合问题,尤其是在雾雨雪天气条件下以及水下等传输链路中存在严重散射的情况时难以有效工作。激光距离选通三维成像技术利用单一门控成像器件可同时获得高质量二维强度图像和高分辨率三维图像,其二维图像中的像素和三维图像中的体素一一对应,并继承了激光距离选通成像透散射成像的技术优势,具有实现高性能激光相机雷达的技术潜力。论文系统综述了步进延时扫描、增益调制、距离能量相关等激光距离选通三维成像技术的研究进展,介绍了该类技术的国内外典型应用情况,最后分析了该领域所面临的挑战及进一步发展方向和应用前景。

基于三维空间面积划分的轨迹相似性度量算法

针对大部分轨迹相似性度量算法无法区分方向相反轨迹的问题,提出了一种基于三维空间面积划分的三维三角分割(3TD)算法。首先,按照3TD算法的时间转换规则将轨迹集的绝对时间序列转变为相对时间序列;然后,在由经度、纬度以及时间三要素构成的三维空间坐标系中,通过划分规则将轨迹间面积分割成若干互不重叠的三角形,累加三角形面积并计算轨迹相似度;最后,在从船舶自动识别系统(AIS)收集的随机采样轨迹数据集上,与最长公共子序列(LCSS)算法和三角分割(TD)算法等进行了对比实验。实验结果表明:3TD算法对实验数据集中异向轨迹识别精确度达到100%;同时该算法面对海量数据集以及轨迹点部分缺失的数据集时,也能维持准确的度量结果以及较高的运算效率,能更好地适应异向轨迹相似度量工作。

基岩中入射波三维时域反演及自由场构建

基岩入射波一维和二维时域反演不能反映入射方位角和斜入射角的空间任意性,导致构建的自由场可能与实际偏离较远,因此有必要开展基岩入射波三维时域反演研究。基于波函数组合法,利用基岩中P波、SV波和SH波的入射波时程表达地表控制点自由场,建立基于设计地震动的基岩入射波三维时域反演方法,并进一步构建了多波组合斜入射下的空间非一致自由场,分析了基于一维和二维反演方法构建的自由场偏差,揭示了不同反演和自由场构建方法对于沥青混凝土心墙土石坝地震响应的影响机制。结果表明:基于地震动三维反演方法构建的自由场具有空间非一致性,能够更全面地反映场地的地震动场情况。当入射方位角在0°~60°、斜入射角在40°~90°范围内,与三维反演方法相比,一维反演方法构建的特征点x向自由场偏差较大,位移峰值最大偏差为55.8%;当入射方向与某个水平坐标轴平行时,二维反演方法构建的特征点另一个水平向自由场偏差较大,位移峰值最大偏差为100%。介质泊松比增大,一维反演下x向自由场偏差减小,二维反演下x向自由场偏差增大,特征点位移峰值最大偏差分别为46%和36%。与基于地震动三维反演方法获得的心墙拉应力最大值相比,二维和一维反演下拉应力最大值分别减小了83.3%和20.0%。