基于Biharmonic样条插值的图像渐变算法及实现

图像变形是计算机动画的重要技术之一。本文提出一种图像变形方法,利用Biharmonic样条曲面插值实现空间映射,采用后向映射和双线性插值进行图像重采样。在图像变形基础上结合图像融合技术实现了图像渐变。该方法使用灵活,操作者可以简单地改变特征点的数量和位置以控制变形细节而无需其他操作。实验结果表明,该方法产生的过渡图像平滑、自然,每幅变形图像边界稳定且有良好的可视性。

基于校正靶特征与Biharmonic样条插值的XRⅡ图像扭曲校正

针对扭曲的XRII图像给C臂X光机成像系统实时标定带来不利影响的问题,提出了基于校正靶特征和Biharmonic样条曲面插值相结合的XRⅡ图像扭曲校正方法.在分析校正靶自身特征的基础上,使用Otsu算法与形态学相结合的方法提取了校正靶网格线交叉点坐标,然后拟合提取出的网格线交叉点坐标,最后使用Biharmonic样条曲面插值方法校正扭曲的XRII图像.实验结果表明,使用由Otsu算法与形态学相结合的方法提取的校正靶网格线交叉点坐标值与理想校正靶网格线交叉点坐标值的残留误差和标准误差分别为10.489 0±0.074 0和4.263 2±0.015 0,然而使用Biharmonic样条曲面插值校正之后残留误差和标准误差分别降低至(7.121 85±3.354 15)×10-13和(3.915 1±1.862 7)×10-13.

基于Biharmonic样条插值的GPS高程拟合

介绍了GPS高程拟合原理和传统GPS高程拟合模型,提出了基于Biharmonic样条插值原理的GPS高程拟合模型。以实测GPS水准网为算例,使用Biharmonic样条插值拟合模型、多项式曲面拟合模型和加权平均插值拟合进行拟合分析,分别从内外精度上验证Biharmonic模型在GPS高程拟合方面的可靠性和可行性,并将其分析结果与常用的拟合模型进行比较,得出Biharmonic模型在GPS高程拟合中的可靠性。

基于Biharmonic样条插值的轴流式止回阀阀芯型线设计

采用椭圆簇法,以轴流式止回阀阀芯中阀瓣型线和导流罩型线的丰满系数为设计变量,进行组合优化设计。由均匀试验设计获得8组方案,为了提高插值精度和可靠性同时补充8组试验结果,数值试验后由Biharmonic样条插值获得阀瓣丰满系数和导流罩的丰满系数最优组合,最终得到压力损失最小的阀瓣型线和导流罩型线。结果表明:由Biharmonic样条插值获得的阀瓣型线丰满系数为0.574,导流罩型线丰满系数为0.986,数值试验得到理论最小压降值为524.06 Pa,流阻系数为0.26。对最小压降值对应阀瓣和导流罩型线组合进行数值模拟验证,得出仿真结果为525.50 Pa,误差为0.27%。对比优化前轴流式止回阀的流阻系数1.73,优化后轴流式止回阀流阻系数比优化前降低了84.97%,减阻明显。

用曲面插值方法建立海洋局部地磁场模型

地磁场模型是地磁场的数学表达式,国内外已有多种建立地磁场模型的方法,对于局部地磁场模型来说,应用比较多的是多项式方法和曲面样条函数方法。讨论了基于曲面样条函数建立局部地磁场模型的原理和方法,并在实测数据基础上对模型的精度进行了验证。

双三次B样条插值曲面

本文研究三次B样条插值曲面。对于给定的拓扑网格点阵Pi,j,导出了其插值三次B样条曲面的控制顶点 ,每四个顶点Pi,j,Pi+1,j,Pi,j+1,Pi+1,j+1由九个三次B样条曲面片构成 ,整个曲面是C2 连续的 ,最后 。

基于Biharmonic样条的离散数据三维地形生成方法

论述了利用Biharmonic样条曲面插值方法,实现不规则分布地形采集数据的曲面构造,并利用该算法结合visual C#语言编程实现三维地形图的生成和显示。

基于Ferguson曲面插值的图像缩放方法

图像缩放是数字图像处理中经常遇到的问题,可通过对图像插值来实现.在常用的插值方法中,邻近点插值方法和双线性插值方法都不能保证插值处导数值连续,因而有些情况下无法满足实际需要.三次样条插值方法可以达到2连续,因而具有较好的图像效果,但计算速度较慢.本文提出了一种利用Ferguson双三次曲面插值进行图像缩放的算法,该方法的连续阶比邻近点插值和双线性插值高,同时,计算速度比三次样条插值快.

基于非线性样条插值的大广角相机畸变校正方法

针对现有的棋盘格检测方法只能检测规则的棋盘格的问题,改进了基于生长法的棋盘格检测和匹配部分,使其能够生长出非规则的棋盘格,以增加棋盘内角点数据。针对目前大广角相机广角方向及复杂镜片的畸变校正方法存在精确性问题,提出了使用薄板样条(thin-plate spline)和双简谐(biharmonic)插值算法来解决畸变的方法。该方法通过散乱的多个数据点进行控制,使其趋近数据点目标值,从而拟合出映射曲面达到去畸变的目的。实验结果证明了该方法的可行性和鲁棒性,提高了复杂畸变和广角相机畸变在广角方向上的校正精度。

逆向工程中NURBS曲面重构技术研究

该文提出一种利用数据点特征的非均匀有理B样条 (NURBS)曲面重构方法。针对三坐标测量机测得数据点的特点 ,自动建立散乱点的拓扑信息 ,简化繁琐的数据前期处理工作。在曲面重构方法上 ,采用NURBS曲面插值方法 ,针对数据点的分布不均匀性 ,通过累积弦长法构造非均匀节点矢量 ,保证曲面的插值精度。B样条求值的快速算法 ,利用临时多项式替代递归调用 ,能提高运算效率。

基于NURBS的三维船体曲面重构

针对重大件货仿真系统中船体曲面造型问题,给出了基于NURBS(非均匀有理B样条方法)技术重构船体曲面的主要步骤。对于给定的船舶型值点,用累加弦长参数化方法构造节点矢量,用非均匀有理B样条方法进行横剖线和水线的全局插值,并构造出规整的船体曲面的插值点网格,进而重构出以NURBS为统一数学表达式的船体曲面。仿真结果表明应用NURBS方法重构出的三维船体具有高度真实感。

离散点重构车身曲面的一种方法

本文以激光无触点式三坐标测量仪所得到的曲面离散数据点为基础 。

基于插值的NURBS蒙皮技术

NURBS蒙皮方法是一种良好的交互式曲面设计方法。本文研究了基于NURBS曲面插值的蒙皮技术,提出了解决蒙皮构造中特殊情况的方法,并给出了蒙皮造型的实例。

基于PSO-BP神经网络的平流层风场短期快速预测

平流层风场环境对临近空间低速飞行器驻空飞行性能有重要影响。研究了基于PSO-BP神经网络的平流层区域风场建模与快速预测方法,根据历史风场数据,采用主成分分析法对数据进行降维处理,通过BP神经网络对风场进行预测建模,利用粒子群优化(PSO)算法对其进行优化,采用Biharmonic样条曲面插值方法构建区域预测风场。以南海地区5年历史风场为对象,对比分析了基于BP神经网络和基于PSO-BP神经网络的风场预测模型,结果表明:使用具有全局寻优特性的PSO算法改进BP神经网络,能够有效避免传统BP神经网络易陷入局部最优的缺点,提高预测精度;通过结合PSO-BP神经网络预测与Biharmonic样条曲面插值,可实现区域风场的预测。研究结果可为临近空间低速飞行器的轨迹规划与区域驻留等任务的高精度区域快速预报风场提供解决途径。

DEM地面形态重构方法的精度差异特征研究

依据DEM地形建模过程,阐述了DEM地面形态重构概念,并以黄土丘陵1∶5万DEM数据为例,采用高程数值误差场和局地坡面形态误差场相结合的分析技术,实验分析了双线性、三次卷积、局部二次多项式、规则样条函数等常用插值方法在基于加密格网的DEM地面形态重构过程中的精度差异,以及DEM地面形态可重构的基本条件等问题。研究表明:在高程数值误差的极值大小、离散程度、空间分布等方面,规则样条函数插值法具有最好的地面形态重构精度,其次为局部二次多项式、三次卷积和双线性插值法;对于已确定综合尺度的地形,存在满足高保真地面形态描述要求的最佳DEM格网分辨率阈值,只有当实际DEM格网分辨率等于或高于该阈值时,才有可能无歧义、高精度地重构出DEM所描述的综合地形的地面形态。

基于InSAR与GPS观测的汶川同震垂直形变场的获取

发震断层的形变是断层活动的重要参数之一,对认识断层性质、震源机理有重要作用。文中以逆冲性质为主的汶川地震为例,采用符合地表水平形变特征的Biharmonic样条插值对GPS水平形变矢量插值,然后再分解为EW和SN向分量。利用可靠的GPS观测值对InSAR参考点进行校正,统一两者的坐标系。通过对汶川地震视线向形变场剖面与GPS对比分析发现,断层上盘GPS与InSAR观测参考点相差9.93cm,而下盘则为-11.49cm。在此研究基础上,通过GPS水平形变场与InSAR视线向形变场联合解算,获取了汶川地震垂直连续形变场。结果表明,断层两侧垂直形变衰减较快,横跨断裂带形变量>30cm的宽度不超过50km;沿发震断层附近垂直形变高值区分布不均匀,主要集中分布在发震断裂的汶川县城至都江堰段、茶坪—北川—南坝段和青川段。这3段各有特色,南段断层两侧垂直形变极不对称,主要以上盘剧烈抬升为主,最大抬升区域在映秀镇至连山坪一带,抬升量达到5.5m。中段表现为较强的反对称性,断层一侧抬升另一侧沉降。该段上盘最大抬升区域在茶坪东侧,抬升量为255cm,下盘最大沉降量在永庆,沉降量为-215cm。北端垂直形变相对较小,主要分布在青川北侧,呈对称分布,在发震断层最北端,最大抬升量为120cm。

图像匹配在海底地图匹配中的应用

应用海底地图匹配技术提高水下载体(AUV)定位精度。通过双三次B-样条曲面插值重建参考地图(RDM),选取RDM中部分地图附加正态白噪声模拟当地水深地图(LDM)。将两块地图同时转化为8位256级灰度图像,应用图像相关法进行匹配。仿真显示,该方法具有较高的匹配精度和一定的抗差特性,具有适应大面积海底地形,包括平坦区域和复杂区域的特点。

基于Qt和OpenGL的三维地质建模

利用曲面插值方法将用户实际测绘出的地层离散控制点插值成光滑的曲面,进一步获得光滑连续的地质界面的三维地质模型,用于表达各种地质界面。首先介绍几种适合中、小规模数据的常用插值方法,并对比其插值效果,然后介绍基于层次B样条插值方法,该方法可应用于大规模散乱数据插值中。软件基于Qt和OpenGL进行开发,已经在工程地质中得到很好的应用。

本征正交分解法在风电机组风场模拟中的应用

为确定风电机组气动和结构分析所需的紊流风速,采用谐波叠加法和本征正交分解法相结合的方式,运用B样条曲面插值策略准确、高效进行风电机组的风场模拟研究。风场模拟时综合考虑叶片旋转采样、"叶片-塔筒"风场相干性及平均风剖面的影响。以某1.5 MW水平轴风力机为例模拟其顺风向风速时程,其中不动点的脉动风速模拟功率谱与目标谱吻合良好,验证了模拟方法的正确性;而叶片上点由于旋转采样导致脉动风速模拟功率谱与源谱相比能量分布发生改变,在叶片旋转频率的倍数处出现尖峰。

基于趋势面与SSIM的时空数据相似度算法

针对空间位置固定而属性值趋势变化的时空数据相似度评判问题,在采用Biharmonic样条建立趋势面的基础上,提出一种新的时空数据相似度算法。利用网格抽取和色阶映射形成趋势面图像,将时空数据趋势状态表征为图像的结构信息,以趋势面图像之间的相似度来表征时空数据的相似度,并通过结构相似性给出时空数据结构相似度评价方案,实现时间维度的相似度合成,避免传统依靠向量空间分析的片面性,为一定时间窗口下的时空数据相似度分析提供解决方案。实验结果表明,该算法能够有效刻画时空数据所蕴含的趋势信息,提高该类时空数据相似度算法的适用性。