决策树算法在机械臂碰撞规避方法中的应用

针对机械臂在复杂环境作业时,由于碰撞规避方法的碰撞检测效果差、障碍物规避效果不佳,导致机械臂频繁发生碰撞的问题,提出一种应用决策树算法的机械臂碰撞规避方法。通过分析机械臂运动学结构,获取机械臂运动学方程,结合二次投影法将机械臂碰撞过程,简化为三维视角下包围盒相交情况的判断过程,检测机械臂碰撞情况,通过浓度函数采集三维空间中包围盒预计位移信息,建立基于预计位移信息的决策树模型,获取机械臂碰撞规避行为最优决策信息,实现机械臂规避碰撞。实验结果表明,应用决策树算法的机械臂碰撞规避方法仅需0.29s有效检测出碰撞,在复杂环境下,规划的碰撞规避路线中机械臂与障碍物未发生碰撞,因此,该方法有效提高了机械臂碰撞规避的效果。

基于四目立体视觉的三维全自动建模

为保护并传承敦煌莫高窟世界文化遗产,研究基于四目立体视觉系统的三维全自动建模技术。由于提取的点云数量较大,导致自动建模过程中,点云的三角构网步骤无法顺利进行,因此着重研究点云的精简算法。将包围盒算法与点云的曲率特征相结合,提出一种点云精简算法,即改进的包围盒法。实验结果表明,该方法对点云的采样精度高于原始包围盒法,点云精简率可达93.6%,点云数据精简后三维建模效率大大提高,生成的三维模型精度较高。

基于包围盒法的散乱点云数据的曲率精简

采用非接触式扫描方法测量工件,能够获得高密集度的点云数据,但是过多的点云数据会严重影响曲面重构的光顺性。因此,精简点云数据成为逆向工程中相当重要的一环。提出了直接根据曲率变化精简点云的方法,对邻域搜索、曲率估算和曲率精简原则等进行了研究。对传统的邻域搜索方法进行了改进,采用包围盒法分割曲面,提高了点云精简的效率和精度。

面向虚拟手术的碰撞检测优化算法

为了提高虚拟手术仿真系统中碰撞检测算法的效率,基于混合包围盒碰撞检测法,提出了一种快速的碰撞检测优化算法。首先利用S-AABB上层包围盒进行粗略碰撞检测,然后利用球包围盒进行底层精确碰撞检测,并采用2种优化方法代替传统上建立层次二叉树的过程。采用分区域碰撞检测法,使每次检测只是针对某一个区域内的单元体,有效地提高了碰撞检测效率;采用预测碰撞检测法,当碰撞连续发生时,预测出即将可能发生碰撞的单元体,只是针对这些单元体进行碰撞检测。最后通过实验数据,证明了该碰撞检测算法及其优化方法的有效性及其快速性。

密闭空间多源烟雾扩散的实时仿真

实时动态烟雾的模拟是计算机图形学的研究热点,密闭空间多源烟雾扩散的实时仿真尤其具有挑战性.首先,为进一步表现存在障碍物的密闭空间中烟雾扩散态势,利用Kanilan功率密度谱建立密闭空间中小尺度可变风场,并考虑风力衰减因子,增强烟雾与障碍物的实时交互效果;同时,为提高实时性,引入Mac Cormack方法动态求解N-S方程中的对流项,大大的减少了计算量;其次,借助AABB包围盒技术实现网格的建模,使密闭空间不再是单一的矩形,可以表现不同形状的烟雾空间,拓展了烟雾扩散模拟的应用领域;然后,采用双向耦合的方法动态表现烟雾与移动障碍物之间的相互作用力,使交互细节更加逼真自然;最后,设计多种密闭空间多源烟雾扩散的实验实例,实验表明,能够实时模拟出密闭空间中烟雾扩散、抽离及与移动障碍物交互的自然逼真的效果.

曲面离散跟踪求交算法的研究

跟踪求交是参数曲面求交常用的算法,而对于离散化的曲面也可以采用类似的方法。笔者提出的离散化跟踪求交是用离散方法求出交线上的某一个交点,然后根据两相交小三角面片的空间几何关系确定该交线段的方向。依次用跟踪法求出整条交线,这样就有效地避免了用离散法求交线不连贯的问题。

船舶三维管路智能布局优化算法

针对船舶在三维环境下管路布局约束多,工程规则难以量化,难以确定合适的优化评价函数等问题,提出一种新的船舶管路自动布局方法。首先,采用轴平行包围盒法(AABB)对船体和船内设备进行简化,将其离散成空间节点并赋予初始信息素和能量值,对空间障碍物进行标记,并对主要的敷管规则给出了具体的量化形式;其次,将快速扩展随机树(RRT)算法和蚁群优化(ACO)算法进行结合,引入方向选择策略、避障策略和变步长策略,提升了算法搜索效率和成功率,通过建立优化评价函数,利用ACO对路径进行循环迭代优化,以期得到满足工程规则的综合最优解;最后,采用计算机模拟的船舱空间布局环境进行管路自动敷设仿真实验,验证了所提方法的有效性和实用性。

带有界约束非凸二次规划问题的整体优化方法

通过研究带有界约束非凸二次规划问题 ,给出了求解该问题的整体最优解的分枝定界方法及其收敛性 ;提出了定界的紧、松驰策略 ,把球约束二次规划问题作为子问题来确定原问题的整体最优值下界和上界 ,应用分枝定界方法达到了对原问题的求解。

一种倾斜矩形范围框标注方式及遥感目标检测应用分析

为解决机器学习过程中样本标注困难和模型训练遇到的损失函数取值异常和模型回归难的问题,提出了一种新的斜矩形范围框标注方式。采用“倾斜范围框中心点C的坐标、中心点到任意一个顶点D的向量CD、C到D的一个相邻顶点E的向量CE在CD上的投影向量CP与CD的比例系数”来标注倾斜范围框,在给定约束下实现了一个范围框只有一种数值表示,避免了损失异常,有利于模型回归训练。并将该标注方式应用在遥感影像目标检测任务中,通过斜框目标检测公共数据集,与多种其他倾斜范围框标注方式做了效果对比分析,结果表明新提出的标注方式在验证集上得到的平均准确率为0.7752,该斜矩形范围框标注方式对于朝向任意、密集排布的目标检测更具优势。

WSNs中基于测距修正和拟牛顿法的节点定位算法

针对基于接收信号强度指示(received signal strength index,RSSI)测距定位精度不高问题,提出基于测距修正和拟牛顿法节点定位(ranging correction and quasi-Newton method-based localization,RCNL)算法。RCNL算法由测距和定位两个阶段组成。在测距阶段,RCNL算法先利用RSSI测距,再通过正态滤波剔除偏差大的RSSI值,进而提高测距精度;在定位阶段,先通过Bounding-box算法估计未知节点位置,再利用拟牛顿法进一步估计未知节点位置,提高定位精度。仿真结果表明,在节点数为100,通信半径为25 m环境下,相比IDV-hop算法,RCNL算法的归一化定位误差下降了约6%。

边界约束非凸二次规划问题的分枝定界方法

本文是研究带有边界约束非凸二次规划问题.我们把球约束二次规划问题和线性约束凸二次规划问题作为子问题,分别引用了它们的一个求整体最优解的有效算法.我们提出了几种定界的紧、松弛策略,给出了求解原问题整体最优解的分枝定界算法,并证明了该算法的收敛性,不同的定界组合就可以产生不同的分枝定界算法.最后我们简单讨论了一般有界凸域上非凸二次规划问题求整体最优解的分枝与定界思想.

一种声纳浮标无线传感器网络中的目标定位方法

对声纳浮标无线传感器网络进行了介绍;针对声纳浮标无线传感器网络中对目标的定位问题,提出了质心法和Bounding Box法两种解决方法,并给出了计算模型及坐标变换公式;质心法和Bounding Box法,原理简单,计算量小,符合无线传感器网络硬件资源有限、电源能量有限的特点;对质心法和Bounding Box法进行了仿真模拟,结果表明了这两种方法的定位效果受网络中节点探测半径的影响,Bounding Box的定位效果优于质心法。

辐射屏蔽衰减量的一种数值解析法

提出一种新的boundbox法计算γ线穿透各种形状屏蔽物体的衰减量。采用空间坐标变换的方法,建立了各种基本形状屏蔽物体的boundbox的数学模型。该方法用6个平面代替了复杂的屏蔽物体,可快速计算从放射线源到评价点的视线所穿透屏蔽物体的距离,并由屏蔽领域的距离可快速预测辐射屏蔽的衰减率。

基于分形与投影法的汽车牌照定位

提出了一种基于分形盒维数与投影法的汽车牌照定位的方法,通过计算分形盒维数搜索到包含车牌的矩形区域,然后对此区域二值化,最后使用投影法精确得到其中车牌的边界坐标,从而将车牌完全从背景中分割出来.仿真实验取得了满意的结果,表明了此方法是可行的、有效的.

基于k近邻法和脊线追踪的指纹匹配算法

首先,综合运用k近邻法和脊线追踪法,分别为叉点和端点设计了新的拓扑结构,提取脊线特征、邻域特征、细节点特征。其次,利用特征加权和坐标转换,以及半可变限界盒技术提出快速的二次匹配过程。试验结果表明:该算法运行速度快、拒识率和误识率低。

真实感布仿真中布与刚体的碰撞检测及修正

提出了一种快速碰撞检测与修正算法 .在碰撞检测阶段 ,通过采用包围盒与层次结构模型结合的方法减少碰撞检测的次数 ,并把多种碰撞形式归纳为一种点 -面碰撞 ,从而把解线性方程组简化为代数运算 .在碰撞修正阶段 ,通过采用预条件共轭梯度法进行数值积分 ,将碰撞修正直接融合在数值积分过程中 ,提高了计算速度 .

一种基于局部曲率特征的点云精简算法

平均曲率是分析三维表面的重要几何特征之一。根据平均曲率进行海量散乱点云数据的精简,首先通过空间包围盒法建立K邻域,然后对K邻域内的点拟合二次曲面计算平均曲率,最后以邻近区域内点的平均曲率中误差为阈值,结合点的精简概率判定点是否保留。通过与传统方法对比,证实了文中方法在保留特征点和压缩上具有较好的优势。

钢结构三维模型碰撞检测技术研究及应用

针对钢结构详图设计软件中构件连接之间相互碰撞以及螺栓安装预留安装空间问题,研究了如何快速有效地进行钢结构详图软件中三维模型碰撞检测,从而对构件、节点安装模型进行合理性检验。本文基于包围盒的思想,按照一定的规律提取三维空间物体几何数据,通过矢量法进行了物体之间空间相互位置关系判断,有效地解决了这一问题,编制了钢结构详图设计STXT软件碰撞检测及螺栓安放合理性检验模块。

利用弹簧质点模型和隐式方法的布料模拟研究

首先运用弹簧-质点模型建立布料的面模型,然后对质点进行力的分解以及受力分析并优化。提出逼近的隐式数值积分方法模拟质点的运动轨迹,这解决了显式数值积分方法的不稳定性和小时间间隔的缺点和其他隐式方法计算量大的缺点,这也是实现基于物理模型的布料仿真的关键技术。针对具体碰撞对象采用简单的包围盒方法进行碰撞检测,和利用二分法进行碰撞的处理,大大增加了碰撞处理的逼真效果。实验证明其模拟方法具有稳定性和实用性。

碰撞检测的教学设计与实现

精确的碰撞检测对提高虚拟环境的真实性、增强虚拟环境的沉浸感有着至关重要的作用,这也对该理论的教学工作提出了更高的要求。