多光源照射下目标图像实时生成方法

由于地理位置、太阳、大气环境等因素限制,无法获取空间目标在各种姿态、光照条件、特别是激光、太阳和背景光共同作用下的实际成像。提出一种多光源照射下目标图像实时生成方法。该方法基于计算机图形学中纹理映射思想,采用现代图形显卡编程技术和帧缓存对象特性,在GPU(Graphics Processing Unit)端采用着色器语言实现多光源作用下目标亮度值高效计算和真实感增强;采用开源三维图形引擎OSG(Open SceneGraph)支持多种格式三维模型文件,提高与国产麒麟操作系统及常用战场态势显示软件的兼容性。仿真实验验证了该方法的有效性和优越性。

图像处理用于设施园艺管理系统的实践分析

以设施园艺管理系统精准化控制为研究对象,基于图像采集与分析处理技术对作物的生长状态进行感知,获取作物植株的特征参数,作为管理系统精准化控制输入参数。实践表明:采用这种方式能够有效提高作物生长过程的控制精度,提高过程管理的精准化控制水平。

基于Matlab的超磁致伸缩骨传导振子设计平台研发

针对声学领域中利用稀土超磁致伸缩材料(GMM)设计的微型骨传导振子结构设计计算复杂的问题,提出设计一款稀土超磁致伸缩骨传导振子的结构设计平台。在稀土超磁致伸缩换能器设计理论的基础上,利用Matlab强大的数据处理能力和GUI图形用户界面功能搭建了骨传导振子的设计平台。该平台可以对骨传导振子内部的GMM棒、激励线圈、预压力机构等部件进行设计计算,还可对骨传导振子的性能指标进行检验。该平台操作简单,可根据设计要求进行改变参数,有效地提高了设计效率。

适用于不同款式的无监督服装动画预测

虚拟角色着装动画生成是三维动画的关键技术,着装变形作为其核心一直是该领域的研究热点。现有着装变形方法大多基于单一服装款式进行研究,一旦款式变化则需要重新训练,耗费时间和增加计算成本。同时现有方法大多基于有监督的方法进行网络训练,需要大量的数据准备和训练成本。基于此,提出一种适用于不同款式的无监督着装动画生成方法。首先,提出一个可学习的款式特征表示方式,学习款式约束的运动隐空间概率分布模型;其次,基于编解码结构搭建款式约束的无监督服装变形预测网络,进一步引入Transformer编解码层对时序运动特征进行提取;最后,进行多款式动画生成实验,并与现有方法基于视觉效果和定量指标进行对比分析。实验结果表明,相较于现有方法,本文方法可以生成款式可调的、视觉合理的着装动画,在预测精度以及穿透损失等方面具有明显的优越性。

基于视觉的等离子坡口切割工件快速定位方法研究

针对龙门式等离子零件坡口切割平台视觉系统对待切割零件识别速度慢、轮廓定位信息不准以及误匹配等问题,结合Hu矩和图像配准提出一种高效率的匹配和定位方法。首先通过阈值分割算法对图像进行降噪处理,分离零件背景与前景图,对零件轮廓进行识别,基于Hu矩实现对图像库的快速匹配;其次对读入的CAD图像进行坐标变换,通过定义轮廓最小外包斜矩形的角度,基于轮廓质心寻找到一个旋转角度初值并建立函数模型,利用遗传算法的思想优化迭代最优解;最后用CAD模板图像的轮廓路径,修正零件轮廓定位信息。实验结果表明该方法能够快速且准确地从零件图中搜索到与CAD图库中的对应零件,并实现定位信息修正,修正后的整体图像误差在6个像素左右。

基于福井函数方法的芳杂环化合物亲电取代反应位点预测及图形可视化教学应用

基于福井函数方法,利用Gaussian和Multiwfn软件预测了常见芳杂环化合物及取代芳杂环化合物的亲电取代反应位点,使之以可视化图像形式展现并应用于基础有机化学的教学实践。

PBL结合图形勾画在进修医师颅底卵圆孔定位教学的应用效果研究

目的探讨基于问题的教学法(problem-based learning,PBL)结合图形勾画在进修医师颅底卵圆孔定位教学的应用效果。方法选择2022年1-12月,在首都医科大学宣武医院疼痛科进修的医生共60名作为研究对象,采用随机数字表法分为试验组(n=30)和对照组(n=30)。在三叉神经半月节球囊压迫术中实施X射线影像定位颅底卵圆孔教学,试验组采用PBL结合图形勾画教学方式,对照组采用传统教学方式。通过理论考试和问卷调查评价教学效果。结果与对照组相比,试验组的理论考试总成绩、影像成绩和操作成绩均高于对照组(85.8±8.5 vs.69.3±13.7,P<0.001;24.7±3.9 vs.21.8±5.2,P=0.020;35.8±3.7 vs.23.7±6.1,P<0.001)。问卷调查检查结果显示,在提高学习兴趣、提升学习能力、解决困惑迷茫、理解重点难点和满意度评分方面,试验组分别优于对照组(96.7±3.1 vs.80.1±6.9,P<0.001;95.2±4.5vs.76.7±6.2,P<0.001;96.0±4.1vs.72.7±7.9,P<0.001;93.8±5.3vs.69.7±7.4,P<0.001;97.2±3.7 vs.75.0±7.3,P<0.001)。结论在X射线影像定位颅底卵圆孔教学的应用中,PBL结合图形勾画取得良好的教学效果,提高学生学习兴趣和学习能力。

工程图学混合式教学改革探索与实践

采用混合式教学方式对教学内容及教学目标优化重构,通过自主研发、与企业联合研发系统建立优势互补的教学内容。学生通过网络教学平台、MOOC建设、虚拟实验室进行线上自主学习,通过实体课堂动手测绘实验、动态演示实验、基于项目现场讨论交流、课外拓展训练等实现课前、课中、课后一体化教学设计,学生课上课下均有思考实现线上线下互进协作学习,选择学习时间自由性更大,充分调动自主学习能力,充分体现以产出为导向、以学生为中心的工程教学理念。

放大电路静态在固定式偏置放大电路中的分析

论文主要从固定式偏置共射极放大电路静态工作点的分析方法出发,详细介绍了静态工作点分析常用的图解法和解析法,并对两种方法进行了对比,提出了两种方法的适用性和静态工作点选取的一般原则,为电子信息、电气自动化、机电工程、汽车、电力、城轨运营等专业的教学与学习提供了参考。

社区垃圾分类的科普信息可视化设计策略研究

以可持续发展城市文化建设为视野,探索社区垃圾分类信息可视化的价值和设计原则与策略。通过对社区垃圾分类科普信息可视化的优势分析提出社区垃圾分类科普信息可视化设计优化策略;从文字、图形、色彩、版式设计4个方面,建立基本设计原则,通过情景化设计语言提升获取信息的效率。使垃圾分类科普知识更加直观、清晰地通过视觉化的方式展现,提升公众垃圾分类的知识完整度。清晰易懂的可视化系统更好地指导了大众进行垃圾分类,增强环保意识,为城市社区垃圾分类的科普宣传提供新方法。

改进PCA方法的牙颌特征提取和数据集构建

为了提高牙颌数字模型特征提取的准确性和牙齿分割的效率,提出一种几何变换和主成分分析相结合的坐标系标准化方法,并以离散曲率、法向量、形状直径函数和离散测地距离为基础特征对牙颌数字模型进行了特征提取,在此基础上进一步扩展构建了76个特征数据集。采用提出的坐标系标准化方法和数据集对上颌进行了牙齿分割实验。结果表明:改进主成分分析方法能够快速准确地实现牙颌数字模型坐标系对齐,能够准确识别牙齿的特征信息并作出标记,牙齿分割完整,平均分割准确率达到99.74%。基于改进主成分分析方法的牙颌模型特征提取方法能够极大地提高特征对牙齿的区分性,从而降低位姿对牙颌特征提取带来的负面影响,实现在特征数据较少的情况下准确分割牙齿,可为数字化口腔诊疗提供一定的参考。

盲用无障碍触觉图学的框架性理论研究

图纸是工程师的语言,对盲人■来说,触觉图学更有其重要意义。盲生要了解所在学校的结构,若有该校的触觉布局图,很快就能获取信息,但国内外对触觉图学的研究还处于起步阶段。文章探索盲人的“触觉识图”机理、“无障碍触觉图形”基本要素的设计理论与应用,从工程图学角度,把明眼人识别的各种基本技术图线转换为盲人依靠触觉可以识别的线性点位标准组合,以及无障碍触觉图形的标注问题等,最终使盲人尽可能像明眼人那样运用基本的技术图纸。

基于视觉传达的电影画面图形图像设计研究

在当代电影制作中,画面图形图像设计是构建电影视觉语言的关键要素之一,涉及色彩、光影、构图及特效等多个方面,旨在通过视觉传达手段增强电影的叙事力、情感表达和视觉冲击力。基于此,综合探讨电影画面图形图像设计的基本原则,包括统一与和谐、节奏与律动以及空间与深度,进而详细阐述基于视觉传达的电影画面设计方法,包括色彩设计、光影处理、构图与布局以及特效与动画的应用。通过分析这些设计元素如何协同工作,以增强电影的视觉表达力,为电影视觉效果的创新和发展提供支持。

云南永胜古滑坡堰塞湖沉积物粒度多重分形特征及其指标适用研究

本文以云南永胜县下院滑坡堰塞湖沉积物为研究对象,依据粒度测试结果采用传统粒度指标与分形理论相结合的方式对其沉积环境进行系统化研究,探讨各传统指标在堰塞湖沉积解析中的适用性,探索多重分形理论在沉积学中的应用价值。研究结果表明:①堰塞湖沉积物粒度统计参数明显不同于其他环境下的沉积物,具有河湖相沉积独特的分布曲线形式、分选状态和分形特征。优势粒级在分形计算中起主导地位,全局分形维数与分选系数有着良好的对应关系。不同的分形维数对应着不同的堰塞湖沉积条件,分形维数在堰塞湖粒度解析中有着很好的运用前景;②多重分形结果显示2种不同时期的堰塞湖沉积物均以高聚集度组分为主体,表明粒径分布集中,反映出堰塞湖沉积过程中水动力的稳定性,沉积来源的唯一性,进一步证明了该堰塞湖曾长期存在。细粒组沉积粒径分布范围较窄,分布相对集中,优势粒组多但单个含量低,尾端含量低,内部分异较大;粗粒组分布呈局部集中整体分散的趋势,高聚集度粒组数量少但含量高,低聚集度粒组数量多但单个含量低,呈现中间高,四周低的特点。③多重分形分析表明Δα、Δf在沉积物粒度分析中能够解析粒组内部分布特征,具有传统指标不可替代的作用,D_(0)和D_(1)两者结合可作为沉积环境解析的替代指标,与其他q阶多重分形联合可进一步作为堰塞湖解析指标,而D_(1)/D_(0)和D2则存在一定局限。

工程图学虚拟仿真模型系统设计及其教学分析

针对工科类专业工程测绘课程实验需求,基于云服务、虚拟模型技术和可视化仿真体验,开发了工程测绘虚拟仿真实验系统。该系统对工程测绘实验方案、互动环节和考核评价等内容的教学体系重构和数字化重建,以测绘对象三维建模代替零部件实物,降低实验教学成本投入;以虚拟实验室代替实际测绘实验室,减少实验室资源占用;以在线实验代替固定时间课内实验,提高课程教学灵活度。为校内外师生提供灵活交互、强沉浸感和高用户黏度的在线实验教学服务,驱动学生自主完成实验学习和在线互动等活动,从而使学生的空间思维、图感表达能力得到充分训练,有效提高学生的工程创新素质。

基于图像内凹度的矿井外因火灾识别及抗干扰方法

尽早发现矿井火灾并处置,可避免或减少人员伤亡和财产损失及次生事故的发生。井下没有日光、月光、星光及闪电等自然光源,影响矿井火灾图像识别的主要是矿井光源。圆形度能够排除圆形光源的干扰,但难以排除非圆形光源的干扰。矩形度能够排除矩形光源的干扰,但难以排除非矩形光源的干扰。在工程实际中,因摄像机的拍摄角度不同,矿井光源图像会出现变形,无法呈现理想的规则形状,使用圆形度和矩形度算法难以排除矿井光源的干扰。揭示了火焰图像轮廓外接图面积明显大于其图像实际面积,圆形灯、长方形灯和正方形灯等矿井实际光源图像轮廓外接图面积近似等于其光源图像实际面积等特点。提出基于图像内凹度的矿井火灾识别及抗干扰方法,计算目标图像面积与图像轮廓外接图面积的比值(即图像内凹度),根据火焰图像内凹度数值较小,而矿井光源图像内凹度数值较大,区分火焰与矿井光源。提出的内凹度方法不受摄像机距检测目标距离和图像大小、摄像机安装位置和摄像机拍摄检测目标的角度、矿井光源形状等影响,适应性强,识别准确率高。实验表明,内凹度识别方法计算得到的矿井干扰光源减去火焰图像平均差值最大,波动最小,区分度最好,受摄像机拍摄角度及距离影响最小,抗干扰能力最强,准确率为91.6%。矩形度识别方法计算得到的矿井干扰光源减去火焰图像平均差值较大,波动较小,区分度较好,受摄像机拍摄角度及距离影响较小,抗干扰能力一般,准确率为72.5%。圆形度识别方法计算得到的矿井干扰光源减去火焰图像平均差值最小,波动最大,区分度最差,受摄像机拍摄距离影响较小,受摄像机拍摄角度影响大,抗干扰能力最差,准确率为12.0%。因此,提出的内凹度识别方法,优于矩形度和圆形度,区分度最好,受摄像机拍摄角度及距离影响最小,抗干扰能力最强。

NM-SpMM:面向国产异构向量处理器的半结构化稀疏矩阵乘算法

深度神经网络在自然语言处理、计算机视觉等领域取得了优异的成果,由于智能应用处理数据规模的增长和大模型的快速发展,对深度神经网络的推理性能要求越来越高,N∶M半结构化稀疏化技术成为平衡算力需求和应用效果的热点技术之一。国产异构向量处理器FT-M7032为智能模型处理中的数据并行和指令并行开发提供了较大空间。针对N∶M半结构化稀疏模型计算稀疏模式多样性,提出了一种面向FT-M7032的可灵活配置的稀疏矩阵乘算法NM-SpMM。NM-SpMM设计了一种高效的压缩偏移地址稀疏编码格式COA,避免了半结构化参数配置对稀疏数据访存计算的影响。基于COA编码,NM-SpMM对不同维度稀疏矩阵计算进行了细粒度优化。在FT-M7032单核上的实验结果表明,相较于稠密矩阵乘,NM-SpMM能获得1.73~21.00倍的加速,相较于采用CuSPARSE稀疏计算库的NVIDIA V100 GPU,能获得0.04~1.04倍的加速。

基于手机内置MEMS传感器的行人步数检测方法

手机内置微机电系统(MEMS)传感器具有零偏不稳定性和误差发散快等缺点。为了提高行人步数检测的准确性,基于图形用户界面(GUI),建立零偏校正、低通滤波和卡尔曼(Kalman)滤波3种误差处理模型。采用峰值域和时间域共同约束峰值的双特征检测方法,设计平稳前进和摆臂前进两种动态实验场景,检测行人步数。实验结果表明:在不同动态场景下,双特征检测行人步数的准确率均在95%以上,验证了所提算法的准确性和鲁棒性,满足行人步数检测的要求。

基于ANN的RECFST短柱轴压承载力预测

目的针对相关设计规范和文献在计算圆端形截面钢管混凝土短柱轴压承载力上的局限性,开发高精高效的轴压承载力预测模型。方法首先,基于国内外已有的RECFST短柱轴压试验研究结果建立有限元模型,并通过验证;其次,基于Python脚本批量生成有限元模型,建立涵盖广泛输入参数的数据集;然后,利用数据集开发高精度的ANN模型并与相关规范和文献结果进行比较;最后,基于ANN模型开发GUI图形用户界面工具。结果ANN模型预测值与试验结果之比的平均值N ANN/N u=0.98,模型预测误差远低于相关规范和文献公式预测误差;ANN模型的均方误差K MSE=7.3734×10-7,总数据样本回归值R=0.99963,表明了ANN模型的有效性以及预测结果的精确性。结论ANN模型可以准确预测RECFST短柱的轴压承载力,基于模型开发的GUI工具简便实用。

与矿山三维地质模型自动关联的剖面图更新方法

露天煤矿开采过程中矿山三维地质模型不断变化,需要随之更新地质剖面图以真实反映当前矿山的地质构造与地层性质。针对目前剖面图更新方法存在剖面图内部图元属性信息与空间信息交互不畅导致剖面图更新不够准确的问题,提出了一种与矿山三维地质模型自动关联的剖面图更新方法。通过设计矿山三维地质模型与剖面图元关联关系的概念模型与逻辑模型,实现模型图元与剖面图元对象名称的关联;通过在剖面图上设置水平和高程位置的定位坐标,将剖切所得对象关联至相应的剖面图位置,实现模型图元与剖面图元空间位置坐标的关联,以达到矿山三维地质模型与剖面图属性信息、空间信息等图元数据关联的目的;根据矿山三维地质模型中发生改变的图元确定需要更新的区域,提取区域内各剖面线并根据关联关系得到相应的剖面图,进一步通过遍历判断图元属性更新标志位和几何更新标志位的状态,自动更新各剖面图中属性或几何形状发生变化的剖面图元。应用结果表明,该方法实现了剖面图与矿山三维地质模型的关联,以及剖面图的自动更新;利用该方法自动更新后的剖面图中定位坐标数据与更新前一致,验证了剖面图更新方法的准确性。