一种压电驱动单屏蔽电极3维电场传感芯片

为降低激励电压和串扰噪声,实现高灵敏3维电场检测,该文提出一种压电驱动单屏蔽电极3维电场传感芯片。其敏感结构由1组可动屏蔽电极和4组固定感应电极构成,固定感应电极两两对称,在压电驱动结构作用下可动屏蔽电极垂直振动,4组感应电极在待测电场作用下产生周期性的感应电流,通过测量4组感应电极的感应电流,并经过差分求和解耦方法可分别获得x,y,z坐标轴方向的电场分量。该文通过有限元仿真设计了3维电场传感芯片结构,分析了其测量的可行性,对关键结构参数进行优化设计,并设计了敏感芯片加工工艺流程。对研制的芯片进行了实验测试,结果表明,单屏蔽电极3维电场传感芯片在0~50 kV/m电场强度范围内,x,y,z 3轴输出灵敏度分别为0.2214 mV/(kV/m),0.3580 mV/(kV/m),2.1768 mV/(kV/m),3维电场的最大测量误差小于5.3%。

3维GIS融入控制性详细规划的理论研究和实现

随着城市建设的快速发展,城市规划管理的复杂程度、管理难度的逐渐增加,控制性详细规划在城市空间形态控制上的缺陷日益显现,由于缺少有效的控制手段,对3维空间考虑相对较少,很难对建筑形体和城市形态方面进行引导和控制。3维GIS形象真实地描述了城市3维地理空间的内容,它不仅具有虚拟现实表现的真实感,而且具有真实的地理坐标,具有空间分析和空间运算能力,能为控详规划提供强有力的技术手段。如何将3维GIS融入到控制性详细规划中,利用3维GIS技术手段,解决控详规划管理过程中的实际问题,是本文研究和阐述的关键问题。

城市3维地理信息系统研究的几个焦点问题

指出当前国际国内在城市3维地理信息系统领域的一些研究焦点,并概括城市3维地理信息系统应具备的一些特征。

3维地理信息系统数据模型的设计

空间数据模型是地理信息系统设计的核心和基础。该文详细地介绍了在实际工作过程中设计的一种面向对象的3维数据模型，供大家参考。该数据模型有很强的可扩充性，十分灵活。

基于高光谱激光雷达的绿萝叶绿素3维重建

为了准确重建正反面叶片叶绿素3维分布,利用高光谱激光雷达,采集了不同生长状态的绿萝叶片与植株的空间-光谱域点云数据,设计了一种基于分类预测的重建方法。通过偏最小二乘回归构建叶片正面与反面光谱的叶绿素含量预测模型,采用光谱自适应阈值选择方法实现植株点云中叶片正反面的分类,并根据类别标签选择模型计算叶绿素含量,重建植株的叶绿素3维分布。结果表明,该方法得到的植株叶绿素3维分布更接近真实值,决定系数达到0.69,均方根误差为4.97。这一结果可为植物表型研究提供新的数据基础和理论方法。

3维GIS技术进展

从基本概念、应用需求和技术动态等方面就3维GIS技术的发展与演进进行了简要评述,强调了专业化与大众化两种应用对3维GIS提出的不同挑战。

基于插值NURBS曲面的马铃薯叶片3维重建

随着计算机虚拟技术的迅速发展,虚拟作物技术已成为水稻、小麦、玉米等农作物生长发育状况研究的重要工具.现有关于农作物叶片3维重建的研究主要关注叶片的正面表面,而忽略了背面构造.该文针对农作物叶片3维重建问题,选取马铃薯叶片作为研究对象.首先,利用马铃薯叶片的实测数据和标记数据,结合非均匀有理B样条(NURBS)曲面重构技术,通过控制点的反算方法及权重因子插值曲面算法,确定插值NURBS曲面的节点矢量、控制点、权重因子等相关参数;其次,采用插值NURBS曲线的方法对叶脉进行3维重建;最后,使用VisMPL和VisVTK对曲面进行颜色渲染和绘制,并引入曲面容器将叶正面、叶背面和叶柄的插值NURBS曲面进行融合.实验结果表明:基于传统方法,该方法通过增加叶片背面的构造,在重建马铃薯叶片的3维曲面模型上表现出色,有效实现了马铃薯叶片形态特征的3维重建,为马铃薯叶片研究提供技术支持.

椭球颗粒体系宏、细观特性的3维离散元分析

颗粒材料由大量不同形状的离散颗粒组成,其力学特性与构成颗粒体系的颗粒形状密切相关。目前,关于颗粒形状对颗粒材料剪切强度的影响已有大量的物理试验或数值模拟试验研究,而非球形颗粒材料在复杂应力路径下的宏、细观力学特性认识还不够充分。本文采用离散单元法(DEM)对按一定级配生成的不同伸长率的椭球颗粒体系进行等σ_(3)(第3主应力)及等b(中主应力比)的真三轴加载数值模拟试验,研究椭球颗粒体系的3维宏、细观力学特性,并验证常用3维强度准则对椭球颗粒体系的适用性。结果表明:在3维加载路径下,不同于圆球颗粒体系宏、细观演化规律的一致性,椭球颗粒体系的宏观应力面与细观组构面演化规律不一致,宏观应力比与强接触网络组构偏值/均值比线性不为1,这是因为椭球颗粒体系弱接触网络对宏观应力的贡献;椭球颗粒体系宏观体应变、细观法向接触力分布、接触数目及配位数分布等宏、细观指标与加载路径无关;随着椭球伸长率LAR增大,Mohr–Coulomb准则、Lade–Duncan准则、Mastsuoka–Nakai准则及施维成3维强度准则对φ_(max)(峰值内摩擦角)–b关系预测准确度逐渐增大,其中,Lade–Duncan准则能更好地拟合不同加载路径下椭球颗粒体系的数据点。研究为真实应力状态下椭球颗粒材料的宏、细观特性的认识提供了一定的理论基础。

考虑卡箍预紧状态的空间管路3维有限元建模

为了准确分析管路系统的振动应力,在合理引入卡箍预紧状态的前提下,提出了一种空间管路3维有限元建模方法,创建了管路3维实体有限元模型。通过分析上下箍带对管路的夹紧力,确定了模拟卡箍力学特性的弹簧单元刚度值分布规律;卡箍不同位置处的水平和竖直方向的刚度存在比例关系,且比例关系与位置角和方向有关;给出了用实体单元并引入上述卡箍约束的有限元建模流程,其中每个卡箍用2个同面并按照节点分布的弹簧组来模拟,真实地反映了管路的几何特征和卡箍的约束状态,能够适应管路系统动应力求解的需求;搭建了对应模态和谐响应分析的试验装置,并将试验结果和仿真结果进行了对比。结果表明:相对于管单元,采用考虑卡箍预紧的管路系统3维有限元建模方法得到的固有频率和应力响应结果更贴近实测结果,仿真计算与实测的振动应力偏差小于20%。

3维城市模型理论及技术方法研究

主要研究了3维城市模型的相关理论与技术,提出了拓扑关系、尺度及可视化等问题,讨论了3维城市模型的建设方法及关键技术,并对3维城市模型的发展进行了展望。

航空发动机多部件3维性能联合仿真探索验证与展望

航空发动机各部件在单独进行3维仿真时,其流道气动参数和部件性能参数与总体匹配设计值之间通常存在一定的偏差,为减小部件仿真与总体设计值之间的差异,将工程设计应用较为广泛的总体性能程序和各部件3维模型相结合,开展各部件3维模型在整机匹配约束条件下考虑部件之间相互影响的性能联合仿真,探索了多部件联合仿真方法,建立整机3维仿真架构,通过整机3维仿真获得了航空发动机多部件内部及部件间界面流动情况。仿真结果表明:主流道流场参数相比单部件3维仿真更加接近设计值,与设计值之间的偏差量不超过4%,满足工程应用要求。提出了整机匹配约束下航空发动机多部件3维性能仿真技术发展思路。

3维Douglas-Peucker算法及其在DEM自动综合中的应用研究

在分析2维Douglas-Peucker算法原理实质的基础上,提出3维Douglas-Peucker算法,并将此法应用到对DEM的基础———3维离散点的自动综合上。采用计算机程序对新算法进行的验证,初步结果表明该算法能较好地筛选出DEM整体及局部范围的地貌特征点,其计算效率也较令人满意。

空间3维数据获取方法初探

简述当前空间 3维数据获取方法研究工作的紧迫性和必要性 ,归纳总结当前普遍使用的空间 3维数据获取方法。以基于 2维平面数据和车载近景目标 3维测量获取 3维数据方法 。

基于线结构光的3维目标测量与多分辨率建模

随着数字化技术的发展,对高精度的3维模型的需求也日益增长。介绍一个利用线结构光扫描获取目标3维信息的测量系统.详细介绍整个系统的硬件组成和目标表面3维轮廓的获取过程。还提出一种适用于线结构光测量系统的标定方法。为了根据需要调整3维模型的分辨率和数据量,使用改进的边折叠三角网简化算法实现多分辨率3维建模。实验中对3维目标进行测量并给出可视化结果。

水利水电工程3维地质建模系统一体化设计

针对水利水电3维地质建模软件在地质信息数据库与建模系统分离的弱点,提出结合3维地质数据库与3维建模软件交互设计的方法,并在CATIA软件上开发了适用于水利水电工程的3维地质建模平台。利用Microsoft SQL 8.0软件建立3维地质建模数据库,实现了数据的录入、查询、删除、EXCEL模版导入导出等功能;利用Visual Basic.net软件搭建3维地质建模平台,包括3维地质建模中所需的覆盖层、地质层、水文层、模型分析等基本模块,并将3维地质建模数据库嵌入到3维地质建模平台中,实现了钻孔数据的导入、虚拟钻孔以及3维地质模型任意剖切出图等功能,从而实现了3维地质建模数据库与3维建模平台一体化的设计理念。

基于OpenGL的3维场景矢量打印输出研究与实现

3维场景的打印输出是3维GIS的基本功能之一。目前的3维GIS的可视化功能大多数是基于OpenGL实现的。OpenGL为了保持其与操作系统的无关性,没有直接提供场景的打印功能。因此,需要采用特殊的方法实现OpenGL的场景打印。通常,有三种方式实现该功能:位图打印、渲染打印和反馈打印。前两种输出的是当前屏幕渲染的栅格图像;后者输出的是投影在屏幕上的矢量图形。相对于位图打印和渲染打印,反馈打印(即矢量打印)的输出精度较高。目前的GIS平台实现矢量打印输出的较少。提出一种矢量打印输出的方法,并给出在VC++开发环境下的一些实现细节。

基于相关型图像传感器3维人脸成像的3维AAMs人脸识别方法的研究

主动外观模型是基于统计分析建立物体2维模型的有效方法,它融合了目标的形状和纹理信息。在基于相关型图像传感器3维人脸成像的基础上,提出了一种建立3维人脸模型的方法,该方法利用由相关型图像传感器得到的深度信息和与之对应的亮度信息将2维AAMs扩展为3维AAMs,融合人脸的形状,纹理和深度信息来构建3维人脸模型。人脸识别实验结果表明,该方法在不同人脸姿态,表情和光照条件下识别效果要优于Eigenface和2维AAMs。

基于GIS技术的城市3维景观动态仿真技术研究

虚拟城市是3维城市地理信息系统研究的前沿领域,为此首先对如何建立城市3维景观进行了初步的探讨研究,同时概述了城市3维仿真的发展概况和基本原理;然后分析了建立城市3维景观的两种方法路线;接着重点介绍了3维场景的建模、动态仿真和实时驱动的实现方法,并提出了城市3维景观动态仿真技术的作用、意义和发展前景;最后总结了城市3维仿真与GIS结合应用的可能性和发展方向,并制作出了城市3维景观动态仿真的应用实例。

一种基于边收缩的3维表面模型数据压缩算法

随着数据采集尤其是3维激光扫描技术的发展,对地物目标建立的表面模型越来越精细,由于其不仅导致数据存储量急剧增大,也降低了图形实时交互显示的速度,因此必须对表面模型数据进行压缩处理。为了对原始扫描构模表面模型进行合理、有效的压缩处理,在Garland提出的表面模型压缩算法的基础上,提出了一种新的基于边收缩的表面模型数据压缩算法。该算法首先依据二次误差度量准则计算边收缩的代价,同时确定各边收缩的顺序,然后利用半空间测试方法判断边收缩的合法性,以实现表面模型的边界区域与内部区域的同步压缩。实践表明,该算法不仅在高压缩比的情况下仍能保留原始模型的几何特征,而且能有效地保证压缩模型的质量。

3维GIS面向对象数据模型的研究与应用

3维数据模型是 3维GIS研究中亟待解决的一个核心问题。在充分分析现有 3维数据模型的基础上 ,从实际应用出发 ,针对传统模型的不足 ,提出 1种 3维GIS面向对象数据模型 ,以解决空间不规则实体本身 ,以及实体间复杂关系的描述、表达和组织等关键问题 ,并给出此模型应用实例 。