基于薄板样条径向基函数的复合材料层合板自由振动分析

基于复合材料层合板的三角剪切变形理论,推导了对称复合材料层合板的控制微分方程。利用基于薄板样条径向基函数的无网格配置方法离散的控制微分方程,预测了对称复合材料层合板的自由振动行为。计算了不同材料参数和层合板几何参数的固有频率,并与文献结果进行了比较。还研究了节点排布、模量比和边厚比对固有频率的影响。结果表明,本文结果与文献结果具有较好的一致性,节点数量越大,无量纲频率对网格分布越不敏感,固有频率随着边厚比和模量比的增加而增加。通过数值实验,证明了用薄板样条径向基函数离散的三角剪切变形理论对对称复合材料层合板的自由振动分析具有较高的数值精度和良好的收敛性。

无人机载LiDAR点云滤波算法研究

针对经典渐进三角网加密(PTD)滤波算法在选择地面种子点时存在随机性,导致点云滤波精度受限的问题,本文提出了一种改进渐进三角网加密(IPTD)滤波算法。在机载点云滤波的实现中,该算法的关键流程包含:首先,采用扩展局部极小值法,在格网内进行深度搜索,精确识别出极小值点,将其作为潜在的地面种子点,从而解决了传统算法中直接将格网内最低点作为地面种子点的问题;其次,采用局部薄板样条函数(TPS)插值法,对格网的高程数据进行高精确度的拟合和计算;最后,基于筛选出的优质种子点,构建不规则三角网(TIN),从而实现点云的精确分类。为了验证本文提出的改进滤波算法的效果,通过设置对比实验,对本文提出的改进滤波算法与传统滤波算法的实验结果进行对比,结果表明,本文提出的改进滤波算法在提升点云滤波精度方面表现出了显著的优势。

基于5变量局部薄盘光滑样条函数的蒸发空间插值

高分辨率、栅格化的气候数据作为环境因子是地学模型和气候模型等相关研究的重要参数,国内外的研究多集中于温度、降水等气象要素,对陆面蒸发空间化研究较少。对黄土高原多沙粗沙区及周围共计53个气象站点(多沙粗沙区30个)蒸发皿测量值Epan进行空间插值,以5变量局部薄盘样条函数(经纬度为自变量,净辐射、水气压差和风速为协变量),建立具有多元线性子模型的蒸发插值模型,以ANUSPLIN为实现软件,生成连续21年共252个蒸发表面。交叉验证表明:引入蒸发影响因子作为协变量线性子模型进行表面插值能显著提高插值精度,夏季提高幅度更大,拟合表面具有较高的精确度与平滑度。蒸发随协变量的变率显示,在多沙粗沙区,水气压差是夏季蒸发的主要控制因素,风速对蒸发的影响冬季稍强一些,净辐射的影响没有明显的季节性,只在春分和秋分时节有微小提高。

正则化薄板样条函数拟合地层界面

地层界面几何形态形成的力学机理与数学上广泛应用的薄板样条形成的力学机理十分相似,都遵循板状体受力弯曲变形的力学机理。通过分析讨论曲面拟合的常用方法,以及这些方法对于稀疏不均匀离散地层界面的采样数据应用中的不足,提出用薄板样条曲面拟合构建地层界面的方法。介绍了薄板样条函数的基本原理,并引入正则化方法来解决因原始采样点分布不均匀而导致曲面拟合中发生"过冲"现象(在数据贫乏区域,产生陡坡的现象)以及原始采样点存在噪声的问题。最后以某页岩气勘探区水平钻井数据为例,用具有最优几何形态的等边三角形网格加密数据点的方式构建地层界面,采用正则化的薄板样条函数确定这些加密点,通过调节正则化参数的值,使拟合的地质界面在可视化效果和精度上都能满足要求。

基于几何形态测量学的4种金线鱼矢耳石识别研究

利用2007年9月至2010年9月采自北部湾海域的24尾红棘金线鱼(Nemipterus nemurus)、32尾金线鱼(N.virgatus)、36尾深水金线鱼(N.bathybius)和35尾日本金线鱼(N.japonicus)性成熟后的矢耳石样本,运用几何形态测量学方法研究了4种鱼类矢耳石形态识别问题。耳石经图像处理后提取地标点坐标值,进行相对扭曲主成分分析,通过判别分析区分4种金线鱼的耳石,利用薄板样条分析和网格变形分析耳石形态变异。结果表明:在相对扭曲主成分分析中,第1、2、3主成分分别解释了总变异的30.78%、28.44%和11.75%,可以将四种金线鱼耳石区分开来。其中Ⅰ型地标点6、10、11,Ⅱ型地标点2,Ⅲ型地标点7,贡献作用较大,解释了主要形态变异。相对扭曲主成分的逐步判别分析中,四种鱼的平均判别成功率达91.3%;交互验证结果显示,四种鱼的平均判别成功率达89.8%,表明几何形态测量学分析可以作为鱼种耳石识别的有效方法之一,在耳石形态学与鱼种判别研究中具有重要应用价值。

基于最小二乘支持向量机的图像配准研究

本文提出了一种基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的图像配准方法。在已知控制点匹配对的前提下,利用LS-SVM的回归特性估计变换模型,然后根据该模型进行重采样和变换,实现图像的配准。该方法的特点在于:在结构风险最小化(SRM)的原则下,最小化模型泛化误差的上界,而不是最小化控制点处的均方误差。实验结果表明了该方法去除图像几何形变的有效性,并且该方法可以自适应地校正由于控制点的定位精度不高而引起的误差,比传统表面样条方法的效果更好。

样条无单元法在弹性薄板振动问题中的应用

本文以结构动力微分方程和三次B样条函数为基础,按一致质量矩阵,推导出样条无单元法分析弹性薄板动力问题的具体计算格式,并编制了相应的计算程序.该方法适用于不同边界条件的弹性薄板的动力特性分析,计算结果表明,本文方法求解薄板动力的特征值问题具有较高精度、易于实施等优点,用较少的结点离散就能获得较好的结果.

基于BIM的精细化土石方量计算方法

土石方量是影响大型土木工程的工程进度和技术经济指标的重要参数。提出了一种基于BIM的精细化土石方量计算方法,以提高计算速度和精度。首先,将大型土木工程的地表面分成若干矩形子域,在每个子域上采用独立的薄板样条插值函数进行曲面拟合;然后,采用规则直角三角形网格对地形曲面进行离散,通过三角形网格的自动加密来提高和控制计算精度;最后,通过开挖面与地形面三角面片的拓扑及几何计算,得到准确的开挖边界位置,从而实现自动放坡并在BIM中生成三维开挖实体,得到精细化的土石方量计算结果。算例分析结果表明,所提出的方法可以自动准确计算大型土木工程的土石方量,提高设计效率和质量。

样条无单元法在厚板分析中的应用

根据Mindlin-Reissner厚板理论,从挠度场和截面法线转角场出发,以变分原理和3次B样条函数为基础,推导出样条无单元法分析厚板弯曲问题的具体计算格式,并编制了相应的计算程序。该方法适用于不同边界条件的厚板在各种纵向荷载作用下的弹性弯曲分析。计算结果表明,本文方法适应性强、精度较高,用较少的结点离散就能获得较好的结果,而且无明显的剪切闭锁现象,满足工程中板分析的精度要求。

基于新样条基函数的弹塑性厚/薄板子域分析

为了建立通用弹塑性的厚/薄板样条子域,通过位移参数法,从位移场入手,以位移作为独立变量,并且运用样条有限点法进行理论推导构造了一组新的样条基函数。结果显示:该样条子域分析厚薄板时不存在剪切闭锁现象,该新子域具有计算精度高、收敛性好、厚薄通用、编程简便等特点。所以基于新样条基函数构造的样条子域是一种有效、可靠的厚/薄板样条子域,可以满足工程中板分析的精度要求。

一种非刚性医学图像的点配准方法

提出了一种具有鲁棒性的进行非刚性医学图像点配准的新方法.为了更好地处理点配准中的冗余点问题,对冗余点进行了建模,在此基础上对点配准能量函数进行了改进.使用确定性退火优化算法对改进后的能量函数进行最优化从而得到配准的非刚性变换,避免了优化过程中出现的局部极小值解.该方法能有效地处理冗余点,抗噪声能力较强,可以很快地配准带有噪声且有冗余点的非刚性医学图像.使用薄板样条对三维腹部医学图像进行全局弹性配准,实验结果显示配准的精度可以达到亚像素精度.

基于薄板样条函数的地图矢量化处理

提出一种利用薄板样条函数实现地图矢量化处理的方法。通过对地图图像进行轮廓提取、追踪,获取边界线的特征点,运用薄板样条函数拟合曲线,最后,通过与克里金插值法的实现效果进行对比,证明薄板插值是有效的插值方法。

厚/薄板弯曲分析的样条函数方法

文章根据Mindlin-Reissner厚板理论,从挠度场和剪应变场出发,以变分原理和三次B样条函数为基础,推导出样条函数方法分析厚/薄板弯曲问题的具体计算格式,并编制了相应的计算程序。该方法适用于不同边界条件的厚/薄板在各种纵向荷载作用下的弹性弯曲分析,计算结果表明,文中方法适应性强、精度较高,用较少的结点离散就能获得较好的结果,而且无剪切闭锁现象。

样条无单元法在薄板弹性稳定分析中的应用

以变分原理和三次B样条函数为基础,推导出样条无单元法分析薄板弹性稳定问题的具体计算格式,并编制了相应的计算程序.该方法适用于不同边界条件的薄板在各种纵向荷载作用下的弹性稳定分析,计算结果表明,本方法适应性强、精度较高,用较少的结点离散就能获得较好的结果.

功能梯度梁弯曲分析的无网格解

利用全局薄板样条径向基配点法分析了功能梯度梁的弯曲问题,径向基函数的形状参数对近似精度有很大的影响,而薄板样条径向基函数的形状参数选取比其他径向基函数要容易.利用高阶剪切变形理论推导了控制微分方程,将该文的计算结果与已有参考文献中的结果进行了对比,以验证该文方法的精度.

基于样条无网格法的厚/薄压电功能梯度板动力分析

在将板的挠度和剪切应变作为场变量的基础上增加考虑面内位移,采用样条无网格法建立了热环境下厚/薄压电功能梯度板动力分析新的计算格式。考虑功能梯度材料的物性参数随温度改变以及温度变化引起的面内力,讨论了压电FGM板在不同边界约束下材料梯度指数变化时,面内位移及面内力对热环境下压电功能梯度板的动力特性和动力响应的影响。分析结果表明,新建立的模型对厚/薄压电功能梯度板动力分析具有通用性和有效性,没有剪切闭锁现象,且计算效率和计算精度较高。

一种非刚体医学图像配准算法应用研究

刚体配准在许多情况下不能满足临床需要,因为很多形变的性质是非刚体、非线性的。为此,提出一种薄板样条函数点约束和互信息相结合的配准算法,先全局粗配准,然后用互信息技术局部校正。实验证明该算法具有较好的配准效果。

无定河流域降水量空间插值方法比较研究

以黄土高原半干旱区的无定河流域81个雨量站的多年平均、年、月和场次降水量为基础数据,运用泰森多边形法(Thiessen)、一阶全局多项式法(Linear)、反距离加权法(IDW)、薄板样条函数法(TPS)和普通克里格法(Kriging)对降水量数据进行了空间插值和交叉验证,通过对数据和验证指标的对比分析,选出无定河流域不同时间尺度数据所适用的插值方法。研究表明:①多年平均年降水量和年降水量插值中Kriging法插值效果最好;②月降水量数据插值中IDW法插值效果比较稳定;③场次降雨量数据插值中,Kriging法插值效果比较稳定;④对不同时间尺度的降水量数据插值,Thiessen法插值效果差,Linear法插值结果图概化性强、所反映的降水空间信息较少,IDW法对月降水量数据的插值误差适中、插值效果比较稳定,TPS法对极值比较大的月降水量数据插值存在一定的优势、插值图局部光滑性较好,Kriging法对多年平均和年降水量数据插值效果最好。

有限条模型薄板应力影响函数的机动算法及其应用

将应力影响函数分析归结为求解一个等价荷载作用下的结构位移场 ,提出了以广义位移为独立变量的有限条模型的薄板应力影响函数的机动算法 ,并运用这一算法计算了一些数值例子。结果表明 ,该算法既精确又效率高。

基于单幅正面照片的三维人脸重建方法

三维人脸重建算法需要多张照片实现重建且重建效率低下。针对上述问题,提出一种利用单幅正面照片重建三维人脸的方法。采用薄板样条函数对数据库中的三维人脸确立点对点的对应关系,建立平均三维人脸模型,利用LMA算法优化形状系数以恢复其三维形状,人脸颜色纹理信息可通过垂直投影得到。实验结果表明,利用该方法重建得到的三维人脸逼真且时间效率高。