融合IFC语义信息与几何相似性的BIM构件实例信息提取方法

建筑信息模型(BIM)能够对建筑结构、部件组成及其业务语义属性进行准确表达,在智慧城市时空底板建设及建筑物“规、建、养、运”全生命周期数字化管理中发挥着重要的作用。BIM模型的数量级大、引用关系与层级结构复杂,增加了BIM构件实例信息的提取难度,从而导致目前的CIM平台难以直接利用BIM构件实例信息实现轻量化的数据传输、流畅的可视化及BIM分析计算。针对此问题,本文提出了一种融合IFC语义信息与几何相似性的BIM构件实例信息提取方法,在充分考虑IFC几何引用语义信息的基础上,使用ICP算法和豪斯多夫距离计算几何相似性,实现对BIM构件实例信息的精确提取;此外,还针对BIM场景中常见的拉伸体构件,提出了一种基于特殊拉伸体的实例信息快速提取方法;最后选取了5个不同BIM专业的试验示例数据进行详尽分析。试验结果显示,本文提出的BIM构件实例信息提取方法在各种示例数据中的文件平均压缩率为29.79%,能够显著地减小文件体积;在BIM构件实例信息提取能力方面,实现了79.41%的平均构件实例化率及22.47%的平均实体压缩率,且每个实例化构件平均包含的子构件数量高达49.24。本文方案可以充分提取IFC文件中的BIM构件实例信息,能够为海量BIM模型的轻量化提供强有力的技术支撑。

一种形状多级描述方法及在多尺度空间数据几何相似性度量中的应用

利用多级弦长函数和中心距离函数从全局整体到局部细节逐级描述几何形状,建立通用多尺度空间数据几何相似性度量模型。基于高斯概率统计模型改进传统的Hausdorff距离,引入信息检索中的相关反馈技术解决相似度量模型中各指标阈值的确定问题。最后将相似度量模型分别应用于不同比例尺数据匹配和空间目标化简前后的相似度量,试验表明,基于该描述方法的相似度量模型可有效实现不同比例尺水域数据的匹配和相似度量。

基于三角形几何相似性的图像配准与拼接

介绍了一种基于三角形几何相似性的图像配准方法。提取两幅待拼接图像的特征点,将每幅图像各自的重叠区域内或图像内容复杂情况下的选定区域内的特征点任意组合为三角形,得到分别对应于每一幅图像的三角形集合。然后根据定义的新的三角形表示方法,包括最大角方向和最小角方向,在两组三角形集合内层层筛选任意组合的三角形对,最终找到其中的匹配三角形对,即相似三角形对,从而找到匹配的点对。最后计算图像间变换矩阵,对图像进行拼接,得到了一张具有更宽视野的无缝拼接图。该方法只与特征点间相互几何位置有关,所以对两幅图像间的灰度差异、任意的旋转、缩放等都表现了很强的鲁棒性。

利用孪生多层感知机进行线状要素几何相似性判别

针对传统的几何相似性判别方法依赖于人工特征的定义和选取,且难以确定合适阈值的问题,提出一种基于孪生多层感知机的线状要素几何相似性判别方法。该方法将线状要素的几何数据转换为二值图像,利用孪生网络和多层感知机提取线状要素的低维模糊性特征;并通过距离函数计算特征差异,判别线状要素的几何相似性。实验表明,该方法在线状要素几何相似性判别中具有良好的效果,同时具有快速迁移学习的能力;并随样本库的扩充和神经网络模型的优化还有进一步改进的空间。

道路与建筑物空间冲突的几何相似性移位算法

保持建筑物群的空间分布模式一致是道路与建筑物空间冲突处理问题的难点。按道路对建筑物的包围程度,将道路与建筑物之间的关系类型划分为开放型、半开放型和闭合型。本文提出了基于几何相似性的建筑物移位算法,并以距离、角度和面积作为满足几何相似性的约束条件。以道路网眼为单位,采用最小生成树的方法生成建筑物群的骨架,以骨架的长度和角度特征分别作为建筑物移位的距离和角度约束条件,以建筑物与网眼的面积比作为建筑物移位的面积约束条件。针对可能出现的次生冲突,探讨了次生冲突的处理方法。试验结果表明,本文方法能够消除因道路拓宽导致的道路与建筑物冲突,并能完备地保持建筑物群的空间分布模式。

基于学习的局部几何相似性的医学图像放大(英文)

图像放大技术是医学图像处理中的重要领域.医学图像细节丰富处经常呈现出明显的几何结构特征或模式,如边缘.提出了一种基于学习的方法,将低分辨率图像块作为可用的邻域像素并提取其几何特征信息组成训练集,与高分辨率图像块之间建立局部对应关系,这种对应关系即为局部几何相似性.将训练集信息有效传递至待重建高分辨率图像块,图像放大的问题转化为重建系数的最优化问题,并且基于非局部平均思想,将其进而转化为加权最小二乘问题得到正则化解.实验结果表明,本方法不仅可以进行任意倍图像放大,且它可以摆脱一般方法对训练集合的依赖,具有较好的独立性,自适应性和边缘保持特性.

双喷嘴射流冲坑的几何相似性研究

高压水射流在耙吸式挖泥船中具有重要的作用,可极大地提高破土冲砂的挖掘效率。采用实验与数值模拟相结合的方法对双喷嘴射流冲刷砂床形成的坑型进行研究,中值粒径d50=1.8mm,固定靶距并恒定流速,在不同的喷嘴间距下进行射流冲刷研究。结果显示,实验结果与数值模拟的冲坑形状基本一致,左右坑形状可以用同一条曲线来描述,即冲坑形状具有几何相似性。

基于几何相似性的复杂结构疲劳寿命预测

针对复杂结构疲劳寿命预测中S-N特性多样性导致疲劳寿命预测偏差较大的问题,提出了基于几何相似性的复杂结构疲劳寿命预测方法。该方法将复杂结构中的常用缺口结构分为标准结构和衍生结构,从缺口结构疲劳强度影响因素出发提出基于疲劳特性的结构几何相似性判断准则及相似度计算方法,结合匹配标准结构疲劳特性与相似度修正衍生结构S-N关系曲线。该方法在永磁同步无齿轮曳引机机座疲劳寿命预测中得到了应用验证,预测结果与实际失效吻合度较高。

利用几何相似性快速测量鱼重的数学模型

本文阐述了在只测量鱼的体长或腰围等参数的情况下,根据鱼的几何相似性快速确定鱼的重量的数学模型。该方法的特点是简单易行,结果也比较准确,在现实生活及生产实际中用途比泛。

地图综合中几何相似性的度量

根据综合前、后地图的几何变化情况,建立了综合地图几何相似性的度量方法.首先提出了度量几何相似性的5个指标(即传统的空间目标距离、Hausdorff距离、对称差面积、旋转函数距离和曲面距离),然后根据地图综合前后的几何变化建立了这5个几何相似性指标的度量函数,最后提出了面目标几何相似性度量的实现方法.

基于几何相似性的载人潜水器无动力潜浮运动预报

无动力下潜和上浮可以大大节省潜水器的能源,提高潜水器在水下的作业时间,是潜水器水下作业能力的重要基础之一。本文以载人潜水器受力分析为基础,基于几何相似性理论,获取载人潜水器潜浮速度与潜水器水中重力之间的关系,建立载人潜水器无动力潜浮运动预报模型。以“蛟龙”号载人潜水器为例,采用所建立的潜浮运动预报模型对7000 m无动力潜浮运动进行预报,通过对比分析可知,本文所建立预报模型的预报精度优于基于标准运动模型的预报精度,验证了本文所建立模型的可行性和有效性,为在实际应用中对无动力潜浮运动的准确预报提供了可靠的技术手段。

一种线状要素几何相似性度量方法及其应用

基于传统离散Fréchet距离,提出了一种线状要素几何相似性度量方法。推导了基于递归迭代方法计算离散曲线Fréchet距离的计算公式,因传统Fréchet距离仅用一个点对之间的距离来度量相似性存在较大误差,提出了一种基于离散Fréchet距离识别曲线上点与点之间最短路径的方法,通过最短路径计算两条曲线间平均Fréchet距离,以平均Fréchet距离作为两曲线间的相似值。针对传统Fréchet距离不能解决一条曲线的部分与另一条完整曲线之间的相似匹配,基于平均Fréchet距离,提出了"部分-整体"Fréchet距离计算方法。将上述距离应用于地图数据匹配、合并及等高线内插中,取得了较好的效果。

线状空间数据传输的几何相似性度量算法与实验分析

同一地物在不同比例尺或者不同来源的地图上通常存在着相似性,对于图形几何形似性度量方法的研究有利于地图编制、查询、匹配、更新。线状地物要素在地图中占有很大的比例,因此,本文以线状空间目标为例,在前人的基础上给出了线状空间数据的几何图形相似性度量模型:(1)以差异距离作为相似性特征的位置相似度;(2)以分形维数作为相似性特征的形状相似度;(3)以长度或者周长作为相似性特征的大小相似度。相对于(3)大小相似度而言,(1)位置相似度、(2)形状相似度综合考虑了几何图形整体统计的方法和局部几何特征结构。完成多尺度传输的线状空间数据几何相似性度量实验,并对数据传输量与几何相似性度量方法进行比较,实验结果表明:基于广义Hausdorff距离模型的中位数Hausdorff距离的位置相似性对于空间数据渐进性传输具有稳定性和可行性。最后,总结了本文的研究成果,并展望了该方向进一步研究的若干问题。

几何地理要素的相似性度量方法研究

几何地理数据相似性是地理数据匹配处理的基础,决定着地理数据匹配结果的成功率和准确率。本文分别从点、线、面3个角度对几何地理数据的相似性进行深入分析,通过对点、线、面三种地理要素特点的深入研究,给出了几何地理数据的相似性算法和度量模型。通过实验,初步验证了所提算法的可行性,为地理数据的相似性匹配研究奠定了基础。

空间数据网络多分辨率传输的几何图形相似性度量

将相似性认知的距离观与特征集合观相结合,以差异距离作为相似性特征,提出面状空间数据的几何图形相似性度量模型,针对面状不同地物进行几何图形相似性度量。完成多分辨率网络传输的线状和面状空间数据几何图形相似性度量实验,并对不同传输量的网络渐进传输与普通网络传输进行图形相似度比较,实验结果证明几何图形相似性度量模型对于评价网络渐进传输的可行性。

基于几何形状相似性的工艺实例检索

提出一种基于匹配零件几何形状的工艺实例检索方法.根据BRep实体表示法,构造形状向量邻接矩阵(FVAM)以表达零件几何形状,并给出了基于FVAM的工艺实例模型形式化定义;通过抽取表征FVAM的特征参数建立了一个有效的实例索引机制,研究了形状相似性及实例相似性的计算方法;最后给出了工艺实例检索过程的算法实现.该方法具有较好的通用性和实用性,已在具体应用中验证了方法的可行性.

河系几何相似性的层次度量方法

已有的线群目标几何相似性度量方法主要基于数理统计的思想,通过统计整体变化信息计算几何相似性,缺少对局域特征的表达,并不适用于具有高度分形特征的河系。为此,本文将河系几何特征划分为3层次的信息特征:单条河流的形状特征、局部区域的结构特征、全局范围的分布特征。首先,结合角链码法与Hausdorff距离计算单条河流的形状相似度;然后,根据"二八定律"确定局部特征区域,通过坐标系转换计算M:N的河系局域结构相似度;最后综合整体描述子得到全局分布相似度,并在该基础上,构建差异指标进行河系多尺度相似性计算与综合质量评价。实验表明,该方法的计算结果优于均值指标法,能有效应用于制图综合的质量评价。

基于最优匹配的三维CAD模型相似性评价算法

提出一种基于最优匹配的三维计算机辅助设计模型相似性评价算法。根据三维计算机辅助设计模型的边界表示,将相比较的两个计算机辅助设计模型拆分成面,并分别对面进行分类。将两模型中同种类型的面两两匹配,运用相应的准则计算出每对面的相似性系数iδj,从而使同种类型的面形成了一个二分图。利用图论中二分图的最优匹配算法,计算出两个模型同类型面中各面的最优匹配方案,并计算出加权最优匹配值,最后将各种类型面的最优匹配值相加得到模型的相似系数,以此作为评价模型相似性的依据。为恰当地评价两个类型相同面的相似性,给出了能够综合反映面几何特征和拓扑特征的评价准则。试验表明本方法能够客观地反映两计算机辅助设计模型的相似程度,并较好地反映人视觉上的相似经验。

曲轴NTR弯曲镦锻物理模拟系统相似性分析

分析了曲轴NTR弯曲镦锻物理模拟系统与原型系统的几何相似性、运动学相似性与动力学相似性。根据相似定理,两系统几何条件与运动学条件可以实现精确相似,并能在相关性水平α=0.05的情况下实现动力学近似相似。基于此物理模拟系统,以42CrMo钢6G32曲轴为原型,采用铅轴坯进行NTR弯曲镦锻物理模拟试验,所得锻件出现了曲轴原型系统模锻工艺中容易产生的塌角与飞边现象,且主体结构尺寸与原型锻件设计尺寸之间符合系统几何相似常数,系统传感器记录的模具成形载荷数据与预期变化趋势吻合。

空间数据相似性研究的若干基本问题

空间数据相似性是当前地理信息科学领域研究的热点之一。本文基于相似性科学与工程的基本理论,论述了空间数据相似性的基本概念;基于地理实体空间特征和属性特征的变化类型,分析了空间数据相似性产生的根源;基于现有矢量空间数据模型所具备系统性与层次性等特点,对空间数据相似性划分了层次,并在数学上做了形式化定义。最后归纳了空间数据相似性的基本性质。