基于最大内切球拟合的网格模型骨架提取

作为三维模型的一维表示方式,模型骨架表示和提取技术在计算机图形学和计算机视觉领域具有广泛的应用.为了有效地从输入网格模型中提取高质量的骨架,提出了一种新的基于最大内切球拟合的骨架提取方法.首先,用户分别交互选取模型主干内任意一点以及各分枝末端任意一点作为骨架提取的初始点;其次,根据选取的初始点利用最大内切球拟合和提取算法得到初始最大内切球,取球心为模型骨架点,并利用该最大内切球沿模型主干迭代扩散,寻找其余的模型最大内切球和相应的模型骨架点,同时将主干骨架周围区域设为影响域;然后,根据交互选取得到的分枝末端点,以类似方法沿末端到主干影响域寻找分枝骨架点;最后,基于距离优先算法选取合适的骨架汇合点生成完整的模型骨架.针对AIM@SHAPE提供的实验用模型,利用该方法提取的模型骨架点能准确地位于模型的中轴位置,同时通过调整参数值能保证提取的模型各分枝骨架的平滑性.

个性化虚拟人体模型骨架生成方法

采用基于自动化骨架匹配和可视化骨架编辑的方法 ,可以方便地完成个性化的骨架建模 首先定义一个标准的虚拟人骨架模板 ,通过骨架模板与人的几何模型的自动匹配 ,得到初始的骨架模型 ;然后利用可视化的骨架编辑工具 ,就可以很容易地生成个性化的虚拟人骨架 实验表明 :该方法可以快速、简单地生成精确的个性化的骨架模型 。

基于质点弹簧模型和骨架球模型的虚拟肾脏建模

针对软组织建模中的几何剖分、物理建模和数值解算方法选择等关键问题,在软组织的几何剖分中采用德劳内法,提出了质点-弹簧模型和骨架球模型相结合的方法,解决了单一质点-弹簧模型形变仿真效果不佳问题。通过对比各数值分析方法选择改进显示欧拉法完成对虚拟肾脏物理模型运动学方程的数值求解,并提出对于虚拟软组织模型运动形变区域的确定与限定方法,提升了虚拟手术系统的图像刷新率与力反馈刷新率。

SFCB增强珊瑚混凝土柱抗震性能与骨架曲线模型

为研究钢-连续纤维筋(SFCB)增强珊瑚混凝土柱的抗震性能以及SFCB的二次刚度,对5根SFCB增强珊瑚混凝土柱及1根钢筋珊瑚混凝土柱进行低周反复荷载试验.结果表明:相比于钢筋珊瑚混凝土柱,SFCB增强珊瑚混凝土柱的滞回曲线捏拢效应更明显,但其刚度退化、等效黏滞阻尼系数较小;增加配筋率,SFCB增强珊瑚混凝土柱的位移延性、峰值荷载分别提高约13.41%、4.51%;提高轴压比,柱的位移延性、峰值荷载分别提高11.80%、18.39%.基于复合材料法则及受力平衡理论,提出了SFCB增强珊瑚混凝土柱的骨架曲线模型.将该模型的计算结果与试验结果进行对比,二者吻合度较高,进一步验证了该模型的适用性与准确性.

页岩“刚-弹嵌合”孔隙骨架模型及超压状态孔隙度测量方法——以四川盆地南部志留系龙马溪组深层超压硅质页岩为例

基于页岩孔隙特点、孔隙骨架组成并结合超压状态下孔隙、骨架应力分析,建立页岩储集层“刚-弹嵌合”孔隙骨架模型,解析弹塑性骨架超压变形引起孔隙度增大的孔隙变形机制,提出1种“动态”变形孔隙度测量方法,并对四川盆地南部(简称川南)志留系龙马溪组超压状态真实地层条件孔隙度进行测算。结果表明:(1)页岩储集层是无机岩石颗粒与有机质的混合体,构成了刚性骨架支撑的无机质孔隙和弹塑性骨架支撑的有机质孔隙“刚-弹嵌合”特殊孔隙结构,有机质孔、无机质孔混杂共生。(2)在地层超压作用下,无机质孔隙变化相对很小以至可以假设其孔隙度保持不变,而有机质孔隙由于骨架压缩可发生较大形变,导致孔隙半径增大,连通性增强,孔隙度增加。(3)通过高注入压力氦气法孔隙度测量及超高压煤油法变孔隙压力孔隙度测量相结合,建立的“动态”变形孔隙度测量方法既能测量到常压条件不连通的微孔孔隙度,又能测量到有机质骨架压缩变形导致的孔隙度增量。(4)页岩孔隙变形机制会产生地层条件孔隙度高于常压孔隙度的“反常”现象,超压页岩并非真正的“超低孔”储集层,孔隙度甚至可以大于10%。通过川南地区L210井实例测量,验证了该方法的实用性和可靠性。

核心筒结构残余位移模型及恢复力模型研究

为了研究核心筒结构的残余位移及滞回特性,本文利用国内23个核心筒试件参数及拟静力试验结果,采用逐步回归分析建立了核心筒结构的残余位移预测模型,并据此给出了减小核心筒残余变形的措施与方法,基于三折线骨架模型,对屈服点、峰值点、极限点的荷载与位移进行计算分析,进而构建了核心筒结构的恢复力模型。研究结果表明:本文建立的核心筒结构残余位移预测模型与结构恢复力模型与试验结果吻合度较高,能够较为真实地反映核心筒结构的滞回特性,弥补了国内对于核心筒结构恢复力模型研究的不足,为核心筒在弹塑性分析领域以及残余位移控制方面提供一定理论依据。

基于骨架模型的直升机关联设计方法研究

基于直升机零部件交联关系复杂的研制特点,提出了基于骨架模型的关联设计应用方法。研究了基于构型项的直升机骨架模型组织、有效性管理、更改管理方法,通过骨架模块化设计和配置,能够满足直升机多构型快速衍生设计。分析了直升机自顶向下的研制关联关系,提出了直升机关联设计流程,直升机自顶向下的关联设计应用贯通提升了直升机研制迭代效率,缩短研制周期。

地震下RC空心墩弯-剪数值模型及混合试验验证

地震作用下钢筋混凝土空心截面中高桥墩多发生弯剪破坏,而其弯剪耦合反应的数值模拟方法尚不完善。针对当前弯剪串联模型中的剪切模型未考虑空心截面特征的问题,提出基于关键参数的剪切模型修正方法,并通过混合试验进行验证。分别从桥墩的剪跨比、混凝土开裂后剪切刚度、等效截面面积、桥墩有效高度与墩身混凝土斜裂缝倾角等参数入手,提出剪切模型关键参数的修正方法;基于修正的开裂剪切强度、开裂剪切位移、剪切极限承载力及其对应的剪切位移与剪切破坏位移,提出适用于空心桥墩剪切性能模拟的三折线型骨架曲线建立方法;通过组合剪切模型与基于纤维单元的弯曲模型,建立空心墩弯剪耦合反应的数值模型;与一座空心高墩桥混合试验结果对比,其桥墩子结构的物理试验结果验证了数值模拟方法。分析表明:通过本文所提数值模拟方法得到的空心桥墩弯剪滞回曲线与真实地震加载路径下的试验曲线匹配良好,能够模拟空心墩在真实地震作用下的弯剪滞回行为。

基于Creo骨架模型的摆布机构自顶向下设计

在设计新型染整设备过程中,为了了解印染设备摆布机构码放整齐的结构原理,研究曲柄摇杆式摆布机构理想的设计方法,通过分析机构的运动原理与几何图形,推导出摆布长度、摆角、摆臂半径等尺寸参数与曲柄摇杆摆布机构四杆长度之间的关系及设计计算方法。分析自底向上设计方法的不足,介绍了自顶向下设计理念的优势,并结合摆布机构的设计详细介绍了基于Creo骨架模型的自顶向下设计方法,最终完成实体零部件的设计,并且完成摆布机构的运动仿真。实践证明:利用Creo骨架模型自顶向下设计可以有效地提高设计以及更改效率,提升设计质量。

基于骨架模型的快速布线方法

为提高三维布线的效率,提出一种在骨架模型中进行快速自动布线的方法。首先定义布线实体模型中的支架、电连接器、电子设备的属性;然后收集布线基准特征并创建骨架模型;最后在网络路径中根据线缆的属性和连接关系实现线缆的自动生成和装配。通过对某系统线缆敷设的应用实验表明,根据电连接器节点数据表与三维模型的连接关系,该方法能够自动完成三维布线,方便地实现各种连接器的变更,自动生成线缆分支图及各种线缆的信息报表,明显提高布线效率;生成的线缆圆滑,与真实线缆非相似,得到的线缆长度结果对工程制造有重要的指导意义。

基于交互式骨架模型的玉米根系三维可视化研究

植物根系可视化交互设计对于提高虚拟植物生长研究整体水平意义重大。该文提出一种植物根系逐部位交互式精确设计方法,并在玉米根系建模中予以应用。通过分析玉米根系结构特征并建立其拓扑结构,采用交互式骨架模型确定其整体结构,设计密度函数确定分支数量和分布,利用模板技术衍生相似部位,利用带参数随机L系统产生一级侧根及根毛,对玉米根系各组成部位逐个精确建模,然后拼接形成完整的玉米根系。本系统综合可视化设计多种方法,交互性、真实感都比较好,既可展现玉米根系各组成部分细微特征,又可表现玉米根系整体特征。本系统研究和设计方法具有一定通用性,对其它可用轴线表示其拓扑结构的相似植物可视化建模也有一定借鉴意义。

应用改进的布尔方法建立砂体骨架模型

勘探早期，由于钻井数少、井距大，地质资料的限制，用常规方法建立的储集层砂体骨架模型很难合理地认识地下砂体的分布特征。为此本文提出地面与地下相结合，在储集层建库的基础上，用改进的布尔方法建立起具有多种岩石相的骨架模型，从而达到精细表征储集层砂体分布特征的目的。在实例中的克拉研究区只有4口井，井距最大几十公里，应用上述方法，先作野外调查，对不同岩石相赋于不同的宽厚比；再确定总的砂体和剖面面积的比值以及不同岩石相在剖面中的比值；经统计本段不同岩石相的厚度分布和纵横向上的分布概率，最后采用改进的布尔方法随机模拟建立多种岩石相砂体骨架模型做储集层描述和预测。其结果较好地反映了该区白垩系巴什基奇克组储集层砂体的分布规模、连续性和接触方式，同时证实了该方法建模参数选择的合理性和可信度。图2参11（李建国摘）

三级基准面旋回内三角洲砂体骨架模型的建立——以陕北安塞三角洲露头为例

三角洲砂体是中国陆相盆地最重要的油气储集层之一,建立层序地层格架内三角洲砂体骨架露头地质模型,对于三角洲砂体分布预测有重要意义。对鄂尔多斯盆地东缘多个延长组曲流河三角洲露头剖面开展了深入的高分辨率层序地层学研究,正确识别出以长61下部下切河谷底面以及对应整合面为界面的三级基准面旋回,构建了三级基准面旋回格架内三角洲砂体骨架原型模型,建立了三级基准面旋回内三角洲平原分流河道(河流)样式响应模式图。该项研究表明,三级基准面旋回过程中,不同基准面升降速率下分流河道发生规律性的下切、充填、迁移、漫溢及河型改变,控制了层序地层格架内三角洲砂体的类型、形态、规模和连通性。这对于认识三角洲砂体的分布规律,分析三角洲砂体形成岩性地层圈闭的条件有重要帮助。深入开展多种地质背景下层序格架内三角洲砂体分布规律研究,有助于实现三角洲砂体分布“成因上可解释、时空上可预测”的层序地层学研究目标。

基于骨架模型的玉米生长运动仿真与动画生成技术

为了实现作物生长过程的定量化、可视化表达,提出了一种由作物形态结构特征参数驱动的作物骨架模型生长运动仿真和动画生成方法。基于对作物器官及个体精确定义的几何模型提取作物骨架,利用几何模型参数控制骨架上关节点的运动,结合参数关键帧插值技术确定整个骨架模型的生长运动,实现对作物生长运动的可视化模拟。从而构建一个虚拟作物骨架模型的三维生长动画系统,并以玉米为例进行了模拟。实验结果表明该方法能够较准确地模拟玉米植株的形态建成和运动特征,为真实、自然地模拟作物生长提供了一种可控、通用的方法。

基于骨架模型的植物根系三维构型可视化方法

为实现对植物根系的原位构型进行三维可视化和定量分析,针对根系分割区域数据导致可视化以及交互测量产生信息冗余等问题,提出一种基于改进骨架模型的植物根系三维构型可视化方法。通过建立根系稀疏云点骨架化模型,提出由原始切片分割数据对根系进行三维骨架化建模并可视化的方法。开发软件平台并通过实验验证了该方法可行性,模型对真实的原位根系具有理想的拟合效果,为根系构型参数的检测和定量分析提供了一种基础平台。

人体正面运动的尺度骨架模型初始化算法研究

针对单目图像序列中跟踪人体运动时,人体骨架模型难以自动提取的问题.提出一种在人体正面运动的条件下自动提取人体骨架模型的方法.该方法从原始灰度图像及其分割图像所包含的信息中,提取出能够表达人体位姿和分割区域的关键数据.以这些关键数据作为输入,人体关节点的位置坐标作为输出,构造反向传播神经网络,依据先验知识标定的数据训练该反向传播神经网络.实验结果显示,该算法能够较精确地定位关节点位置,自动提取出人体尺度骨架模型.

基于骨架模型曲柄滑块机构的参数化设计与仿真

对曲柄滑块机构进行了几何分析并确定了其设计参数的取值范围。基于Pro/E的Top-Down设计方法,建立了曲柄滑块机构的骨架模型。通过Pro/Program编程和添加关系式实现了骨架模型参数化设计。基于骨架模型建立了曲柄滑块机构装配模型,并在Pro/Mechanism模块中进行运动学仿真分析,成功地建立了一个参数化设计与仿真系统。该系统能够获取曲柄滑块机构任意位置的运动规律,具有可视化、参数化、操作简单等特点,为教学与生产实践提供指导。

基于星状骨架模型的猪步态分析

为了更好地利用视频图像处理技术对动物行为进行监控和分析,提出1种基于星状骨架模型的猪的步态分析方法。首先,从试验猪场拍摄到的视频图像中提取猪的轮廓。其次,根据猪体轮廓确定其质心,并绘制轮廓质心-边缘点距离曲线。再次,利用求极值的方法由上述曲线获得关键轮廓点。然后,将关键轮廓点与质心相连接构建猪体星状骨架模型。最后,分析猪体星状骨架模型中关键轮廓点的运动规律,通过频谱分析方法计算出猪的前肢步态频率。结果表明,该方法能够较为准确地计算猪的前肢步态频率。与人工监测法相比,本方法更为客观,且所得结果的相对误差在10%以内。该方法为基于视频监控和图像处理的动物行为分析提供了新思路。

基于自顶向下模式的液体火箭发动机骨架模型设计

基于自顶向下设计模式,在Pro/E和Intralink平台上实现了液体火箭发动机骨架模型设计。采用多层骨架设计方案,简化了发动机骨架模型,实现了组合件发布骨架模型并行设计,提高了工作效率。通过将组合件空间位置、轮廓尺寸、接口方位和接口结构要求包含在骨架模型中,用骨架模型替代了传统设计模式中的二维结构设计要求,实现了无纸化接口协调,提高了接口协调的准确性和实时性。研究结果表明,基于自顶向下模式的骨架模型设计可显著提高发动机研制效率,降低研制成本。

提高辫状河流相砂体储集层骨架模型精度的新方法

高精度储集层骨架模型是精细地质模型的重要基础。高分辨率层序地层学方法、储集层定量模拟技术以及密井网区精细储集层地质知识库的建立,是提高所建立砂体骨架模型精度的重要保证。通过使用变差函数,将地质、露头、三维地震、测井等静态和生产动态等各种信息有机地综合在一起,提高了井间砂体预测的精度,对于预测相似条件下稀井网地区的储集层分布也有理论指导意义。