基于Perlin噪声函数的3维地形可视化研究

利用Perlin噪声函数的特点,提出一种基于Perlin噪声函数的随机地形生成方法,并介绍利用该函数构建地形多层次细节模型的实现过程,最后给出利用Perlin噪声函数生成随机地形的实例。

基于L-系统和Perlin噪声函数的风吹树动模拟

分析风中树木运动与其受力关系,提出采用在自然现象中观察到的Perlin噪声来模拟风场变化,利用L系统实现对三维树木的建模,应用材料力学知识分析树枝的运动细节,并得出影响树枝运动幅度大小的公式,编程实现结果表明,该方法模拟的树木运动逼真,可应用于游戏娱乐业和教育业中定型的树木运动模拟。

基于Perlin噪声函数和动力学的树木折枝模拟

针对树木在风中摇曳的自然现象,提出风力过大引起的折枝现象的模拟。采用Perlin噪声函数模拟动态风场变化,应用动力学知识分析树枝的运动细节得出树枝变形的公式,加入到字符龟解释中,并使用多种规则表达式进行编程实现。实验结果表明树枝在风场作用下作为一个整体运动并最终随机断裂,符合物理上的连续性和一致性。该方法模拟的树木折枝逼真,可应用于游戏、娱乐等行业的形态模拟中。

地震背景噪声功率谱密度及概率密度函数的计算及其Matlab实现

介绍了地震背景噪声功率谱密度及概率密度函数计算方法及涉及的一些概念,以台站实际数据为例,给出了应用Matlab计算噪声功率谱密度及其概率密度函数的程序算法,该方法直接输入文本格式数据,计算台基噪声功率谱概率密度函数;以洛阳地震台24小时的连续波形记录为例,详细叙述了原始数据去仪器响应、计算功率谱密度、倍频程计算和噪声功率谱密度的概率密度函数计算实现的全过程。该方法编程简单,适用于单台噪声水平评估,在野外台站的快速勘选中具有潜在应用价值。

一种基于高频噪声定量约束函数的地震高分辨率处理方法

系统分析了现有地震数据高分辨率处理方法的适用性及不足,探索了一种基于高频噪声定量约束函数的高分辨率处理方法,有效且保真地提高地震资料信噪比与分辨率。通过分析叠后地震数据有效信号带宽,设计了压制高频噪声的最大概率准则和定量约束函数,通过多次迭代压制噪声,提高全频带信号的信噪比,逐步分级拓宽地震有效频带宽度,循环迭代求取反射系数,将提取的地震子波与反射系数褶积得到高分辨率地震数据体。测试校验对比其它高分辨率地震处理结果,处理后的数据体具有垂向分辨率高、主频高且频带宽的特点,有效视主频由50 Hz提高至100 Hz左右,地质目标视分辨率相应提高近1倍。基于该提频数据与波阻抗反演实现了2~5 m地质目标的定性与定量预测,钻井验证符合率90%以上,有效指导井位部署。该方法弥补了在传统“有效带宽”内提高地震高频信号的不足,实现了全频带内重构高、低频有效信号的目的。

循环噪声作用下周期调制双稳系统的驻留时间分布函数

提出了一种计算循环噪声作用下周期调制双稳系统驻留时间分布函数的理论方法。基于具有分段逃逸速率的两态模型理论,建立粒子逃逸的瞬时速率方程,推导得出驻留时间分布函数的递归表达式。基于此,分别计算信号振幅与循环噪声强度比值较大和较小2种不同情形下驻留时间分布函数的解析表达式。并且,从理论和数值模拟两方面分别阐明了循环噪声对驻留时间分布函数结构的影响。研究结果表明:驻留时间分布函数呈现指数衰减且在循环滞后时间处出现骤然下降趋势,且随着噪声强度和相关强度的增大驻留时间分布函数衰减速度变快,说明循环噪声能够加速粒子在势阱间的跃迁。此外,在周期信号的调制下,驻留时间分布函数在信号半周期的奇数倍处出现一系列峰值,这预示着系统发生了随机共振现象。

引入控制变量的车身噪声传递函数优化研究

为解决车辆整备车身噪声传递函数优化中消除某噪声传递函数声压级峰值时易引发新的噪声声压级峰值的问题,提出引入控制变量的车身噪声传递函数优化方法。以某车型驾驶室为研究对象,构建优化模型,以驾驶室结构板件厚度为变量,利用所提出的算法对涉及的参数进行迭代优化。结果表明,该方法有效降低了目标频带内的噪声传递函数声压级峰值。

干涉仪仪器传递函数噪声容限分析与优化

在高精度平面干涉仪系统评价标准中,仪器传递函数(Instrument Transfer Function,ITF)已经逐渐成为干涉仪性能的重要评价指标,它准确地反映了光学系统对于测量形貌不同空间频率的分辨能力。然而,ITF测试过程中的实验环境要求较为严格,干涉仪系统噪声会导致测试结果产生较大失真。为了能够准确表征干涉仪系统的性能,通过仿真分析与实际实验结合的方式,将仿真干涉图引入不同量级的高斯随机噪声,探究了噪声对于ITF测试结果的影响,提出测试误差的评价指标ITF_(RMS)值,分析了干涉仪系统的噪声容限,依据评价指标提出了几种不同的ITF测试优化方法,并搭建实验系统进行分析验证。实验结果表明,在未优化的ITF测试流程中,所搭建的干涉仪系统ITF测试的ITF_(RMS)值为0.1112,而优化后同样噪声量级的干涉仪系统所得ITF_(RMS)值则分别降至0.0693,0.0367,0.0579。此结果证明了优化方案的可行性,该方案能有效抑制干涉仪系统ITF测试过程中的噪声干扰影响。

基于Perlin噪声的海面仿真在Vega Prime中的应用

针对Vega Prime自带海洋模块中海浪随机性不强和海面网格划分简单的不足,以OpenGL为基础将基于Perlin噪声的海面仿真应用到Vega Prime中。Perlin噪声的生成采用计算机运算最快的位运算方法,减小海面高度场的计算时间;通过采用投影网格的方法实现视点相适应网格的计算,生成自然的投影网格,并利用CG对显卡编程进行实时光照渲染。测试结果表明该方法的帧数大于Vega Prime(version2.2)中自带海洋模块的帧数,弥补了Vega Prime自带海洋模块的不足,增强了海面场景的实时性和逼真性。

加性噪声抵消的对称相关函数法

提出了一种新的噪声抵消方法——对称相关函数法。它利用时频分析中的 WVD分布分析实信号时零频处的交叉项包含有原信号的所有信息这一特性 ,定义了对称相关函数 ,并从理论上分析了它抵消平稳随机过程中与信号不相关的加性随机噪声的机理。仿真结果证明了该方法的有效性。

基于基因表达式编程的抗噪声数据的函数挖掘方法

用传统基因表达式编程 (GEP)适应度机制挖掘函数关系容易受到噪声干扰 ,导致结果失真 为此做了如下探索 :①借鉴生物具有的“趋利避害”天性 ,提出了GEP的“弱适应模型” ,以实现在含噪声的数据集上挖掘函数关系 ;②提出新概念“带内集”、“带外集”并用于划分训练数据集 ;③设计了在弱适应模型下基于相对误差计算适应度的算法RE FA ;④用详尽的实验验证了REFA的有效性 ,当测量数据的噪声率为 3 33%时 ,与传统方法相比 ,REFA方法的成功率提高了 3倍 ,产生结果的平均相对误差从 7 899%降低到 2 32 0 %

中国中东部地震台站噪声互相关函数中面波前驱信号的分析研究

利用中国中东部地震台网中430个宽频带台站2008和2009两年的垂直分量记录,我们计算了台站对之间的噪声互相关函数(Noise Cross-correlation Function,NCF).在相当多的NCF中,沿大圆路径传播的瑞利面波信号之前存在一个较强的前驱信号,该信号持续时间约50s,频率范围为0.07～0.12Hz.此信号在同一台站对的NCF中稳定存在、到时相同,而在不同台站对的NCF中到时不一致,这表明该信号可能源于一个固定的较小区域内持续存在的噪声源.基于格点搜索方法的定位结果显示该噪声源位于日本九州岛附近,其激发出的信号传播速度约2.7km/s.假定该信号由一点产生,我们计算了合成地震图,合成地震图与观测到的前驱信号基本一致,验证了定位结果的可靠性.此噪声源会对特定路径上的面波信号产生干扰,在相关研究中需要采取一定措施避免.该噪声源的物理机制有待于进一步的研究.

Perlin噪声生成地形的一种高效率并行方法

针对Perlin噪声叠加法在生成大规模地形时出现运算量大,效率低的问题,提出了一种基于CUDA架构的地形生成并行算法。通过结合Perlin噪声叠加法的特点(对一个点的计算与其他相邻点的计算是不相关的),将每一个地形网格点Perlin噪声值的计算进行并行处理,从而使得地形的生成过程完全在GPU中并行执行。实验结果表明,相比于原算法,并行处理算法较大提高了地形生成的效率,能够满足大规模地形生成的需要。

基于贝叶斯理论的接收函数与环境噪声联合反演

基于Bayes反演理论(Tarantola,1987,2005),在接收函数非线性复谱比反演方法基础上(刘启元等,1996),本文讨论了接收函数与地震环境噪声Rayleigh波相速度频散的联合反演.本文采用修正后的快速广义反射/透射系数方法(Pei et al.,2008,2009)计算Rayleigh波相速度频散,并引入地壳泊松比的全局性搜索.数值检验表明:(1)接收函数与环境噪声的联合反演能够有效地解决反演结果对初始模型依赖的问题,即使对地壳速度结构仅有非常粗略的初始估计(例如,垂向均匀模型),本文方法仍能给出模型参数的可靠估计;(2)由于环境噪声与接收函数在频带上的适配性明显优于地震面波,接收函数与环境噪声的非线性联合反演能更好地约束台站下方近地表的速度结构;对于周期范围为2～40s的环境噪声相速度频散,利用本文方法能够可靠推测台站下方0～80km深度范围的S波速度结构,其浅表速度结构的分辨率可达到1km(3)本文方法能够可靠地估计地壳泊松比,泊松比的全局性搜索有助于合理解释接收函数和环境噪声的面波频散数据.利用本文方法对川西台阵KWC05台站观测的接收函数与环境噪声的联合反演表明,该台站下方地壳厚度为44km,上地壳具有明显的高速结构,24～42km范围的中下地壳具有低速结构.该台站下方地壳的平均泊松比为0.262,壳内低速带的泊松比为0.27.

离散白噪声序列循环自相关函数估计的误差分析

在理想情况下，平稳白噪声在某一循环频率α上的循环自相关函数为零，因此对于具有循环平稳特性的信号利用循环自相关函数取代传统的自相关函数可以有效地抑制噪声。但在实际场合中由于数据长度有限，噪声循环自相关函数的估计量并不为零，因此将影响循环平稳方法的性能。本文推导了有限长数据下噪声循环自相关函数与数据长度之间的量化关系，给出了相应的物理解释，并通过Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ实验验证了有关结论。

基于相似度函数的图像椒盐噪声自适应滤除算法

在分析现有的细节保护滤波算法的基础上,提出了一种基于相似度函数的自适应权重滤波算法．主要技术包括分析Maximum-minimum椒盐噪声检测算子的局部极值误判缺陷,并利用具有良好细节保护特性的相似度函数自适应权重算法来解决这一问题,在滤波过程中采用极值剪切操作来估计图像的局部噪声密度,用来选择合适形式的滤波窗口(递归或非递归),从而利用单一的3×3滤波窗口就实现了对不同密度椒盐噪声的自适应有效去除．实验表明,该算法的噪声滤除能力、细节保护能力以及运算效率都可以得到满意的结果．

响应传导函数在船舶机械噪声预报中的应用及实验验证

据线性时不变系统自身具备的响应传导特性,将力-响应传递函数模型转化为响应-响应传导函数模型用于船舶机械噪声预报。理论推导传导函数法用于响应预报的约束条件,分析其用于船舶机械噪声实时预报的可行性。给出传导函数的求解方法 -工况联合法,并对其应用条件进行分析论证。双层圆柱壳体模型试验结果表明,传导函数法用于近、远场机械噪声预报时均具有较高精确度。

基于谐波控制理论的滚动轴承噪声声压级函数

以谐波和噪声实验为基础 ,建立滚动轴承表面谐波分布模型 ,研究谐波分布参数对轴承噪声声压级的影响规律 ,得出控制噪声的最优谐波控制线方程。对 62 0 3轴承的噪声实验研究表明 ,所给出的最优轴承噪声声压级函数的预测误差很小 ,大约为 4d B。鉴于谐波分布参数可以在机械制造过程中控制 ,因此在轴承零件制造过程中控制装配后的成品轴承的噪声将变为现实。

基于声压球谐函数分解的球面波束形成噪声源识别

基于声压球谐函数分解的球麦克风阵列波束形成算法能够同时对三维空间所有方向进行声源定位,特别适用于内场噪声源的识别。该文以典型的50通道刚性球麦克风阵列为例,进行了声源识别性能仿真分析,结果表明:球谐函数截断长度、声源频率和声源位置等参数对阵列响应均具有显著影响,2000Hz对应的声压球谐函数最优截断长度为5,且所有声源位置的最大旁瓣水平的最大值可达-15.35dB。在此基础上,开发了阵列动力学性能分析及声源识别成像软件。利用该软件对已知声源的试验算例进行声源成像,成像结果与声源真实位置吻合,表明该算法能准确识别声源,证实了自主研发程序的正确性。

基于Sobol’法的车身噪声传递函数全局灵敏度分析

针对局部灵敏度分析方法不能考虑参数的概率分布、不能适用参数大范围变化及分析各参数之间交互作用等局限,将Sobol’全局灵敏度分析法引入到汽车噪声传递函数的灵敏度分析中。Sobol’法将函数f(x)分解成2n项递增项之和,通过采样计算模型响应的总方差及各偏方差,以求得灵敏度,从而有效避免了局部灵敏度分析方法的缺陷。以某型轿车为例,在建立声固耦合有限元模型的基础上,计算出从悬置点到驾驶员右耳处的车身噪声传递函数,并运用Sobol’法分析出相关板件厚度的一阶全局灵敏度及总体全局灵敏度值,从而甄别出对驾驶员耳旁声压单独影响较大或交互作用显著的板件,为车身噪声传递函数的优化工作提供指导。应用实例验证了该方法的有效性。