基于Mesh的地面激光点云分离方法研究

由于激光雷达扫到地面上的点对地面障碍物的检测有较大影响,为准确识别障碍物,需要对障碍物点云和地面点云进行准确分离。针对传统分离方法存在计算量大、场景通用性差等缺点,提出基于三维网格(Mesh)图的点云分离方法。该方法通过将采集到的点云数据连成Mesh图,根据地面点与其他点在Mesh图上的属性不同,找到地面基准点并将地面属性蔓延至其他各点,最终将所有的地面点分离。实验结果表明,该方法在保证算法运行效率的同时,具有良好的地面点云分离效果。

梯度过滤工艺对地表雨水径流净化规律

通过采样分析确定了某高教区雨水径流中SS,COD,TN,NH_(3)-N,TP的时间质量浓度均值(EMC_(s)),综合比选了不同种类过滤介质的透水、抗堵塞性能和截污性能,探究了梯度过滤工艺应用于雨水径流处理时对于过滤系统抗堵塞能力和截污能力的改善情况.结果表明:该高教区雨水径流污染严重;各种类过滤介质的过滤速度和过滤压力之间呈线性关系,过滤介质单位面积质量越大或过滤精度越高,其透水、抗堵塞性能越差,截污能力越强;以单位面积质量为300 g/m^(2)的土工布作为过滤介质时,出水满足国标《城市污水再生利用景观环境用水水质》(GB/T 18921—2019)要求;梯度过滤工艺相较于单级梯度过滤工艺能有效改善梯度过滤系统的抗堵塞性能和截污性能,以150目规格尼龙网作为第一级梯度过滤介质、以300 g/m^(2)土工布作为第二级过滤介质时,梯度过滤系统抗堵塞性能、污染物截污性能最佳.

融合人脸图像深度和外观特征的BMI估计方法

身体质量指数(BMI)是人类健康重要指标。从2D正脸图像中估计3D人脸信息并提出一个端到端BMI估计框架,以进一步提高BMI估计性能。首先,计算人脸468个3D关键点,并根据关键点相对头部质心的深度绘制深度人脸图;其次,提取人脸图像的方向梯度直方图(HOG)并可视化以表示外观特征;最后,利用卷积神经网络(CNN)VGGNet、ResNet分别对深度人脸图和HOG进行特征提取,并使用Hadamard积融合2个骨干网络的特征以估计BMI。与目前已有方法的对比实验中,本文提出方法在2个公开数据集上的整体平均绝对误差(MAE)分别比最优结果低0.38和1。上述实验结果证明了本文提出的融合3D人脸图像深度和外观特征的BMI估计方法的有效性。

基于非局部隐式梯度模型的混凝土断裂损伤

介绍了隐式梯度模型及其与非局部模型的关系;分析了隐式梯度模型中非局部等价应变求解时形函数的选取原则;讨论了受均布载荷作用下平面应力裂纹混凝土板裂尖的应变场;提出了隐式梯度模型中采用数值外插法求解裂尖的非局部等价应变,解决了裂尖损伤场光滑问题.数值计算表明隐式梯度模型对避免软化损伤模拟时的病态网格依赖性和零能量损耗有非常好的效果.

基于物理属性的CAE网格简化方法

受可视化系统软硬件性能的限制,复杂机械产品仿真分析的大规模结果数据往往难以实时渲染和交互,由此提出一种基于物理属性的CAE网格模型简化方法。引入基于物理属性的节点重要度,将节点重要度加权到节点初始二次误差中,同时将整体网格的物理属性总和分散到每个节点,使得CAE网格模型简化能同时考虑节点物理属性误差和节点几何误差;计算各节点的近似物理属性梯度,并将物理属性梯度加权到边折叠代价中,实现边对折叠顺序的控制;在边折叠过程中,根据折叠边对关联节点的物理属性之和确定收缩节点的物理属性。试验结果表明,此算法能够保持CAE仿真分析结果网格模型物理属性的最大、最小值区域,能够保持原始网格节点物理属性的变化规律,同时能够保证简化前后网格物理属性总和的不变性。

支持笛卡尔混合网格的不可压流动CFD求解器开发与验证

使用切割单元法并结合贴体棱柱层网格来处理物面边界层的笛卡尔混合网格,体现了近年来网格技术发展的趋势。但是在笛卡尔网格和棱柱层网格的结合部,会存在少量网格单元尺度变化剧烈和网格倾斜率高等问题,从而导致数值不稳定和非物理振荡等。为了解决这一问题,在自主开发的CFD求解器中引入梯度限制器,并对相邻单元间界面的插值进行了特殊处理。针对典型的全附体水下航行体和大方形系数水面船模型,分别采用结构化网格和笛卡尔混合网格开展了CFD计算,对包括阻力和尾流场在内的计算结果进行了比较,表明引入了梯度限制器后的CFD求解器能获得与模型试验结果较为接近的数值计算结果,笛卡尔混合网格在复杂尾流场的CFD模拟方面表现出一定的优势。

基于自适应网格的搅拌功率计算

通过实例比较了常规方法与自适应网格方法在搅拌器功率计算上的差别。在流场分布规律方面两种方法基本相同,但在功率计算方面差别明显。因此,提出基于自适应网格的搅拌器功率计算方法,并近似拟合出搅拌功率与转速的关系,为优化搅拌器提供依据。

岩石类材料应变梯度损伤模型研究及应用

本文提出基于应变梯度的损伤模型 ,并用于材料局部化损伤模拟预测中。在有限元数值计算中对平面问题 ,使用平面高阶连续高精度单元和有限差分方法耦合 ,在保证精度情况下可提高计算效率 ,还避免对传统有限元程序作较大的改动 ;对三维情况 ,本文构造了四面体高阶连续单元。算例表明该模型对于避免有限元数值方法局部化预测模拟的单元网格依赖性有非常好的效果 。

影像信息驱动的三角网格模型优化方法

提出一种基于影像信息驱动的三角网格优化方法,以解决现有利用三角网格实现三维重建出现的问题。根据影像信息,将影像利用物方三角面片重投影至其他可视影像上,利用梯度下降法,通过影像归一化互相关系数对物方顶点坐标进行求导,得到其梯度变化值。根据该变化值在法向量方向上调整物方三角网的顶点,使得区域的匹配代价最小,实现三角网格模型的优化,进而达到改善三维重建的目的。试验结果表明,本文方法可有效地提高物方三角网的结果精度,从而有效地改善重建三维模型的效果。

基于凹坑型非光滑结构的车身气动减阻优化方法研究

采用了梯度优化法和全局优化法对凹坑型非光滑单元进行优化设计,寻求非光滑单元对汽车的最佳气动减阻效果。将凹坑型非光滑结构布置在某款集装箱货车模型的不同位置,比较减阻效果差异,确定了模型的有效减阻位置。以凹坑单元体开口直径、深度、纵向间距、横向间距为设计变量,分别采用梯度优化法和全局优化法优化凹坑型非光滑结构,比较了两种方法的差异。结果表明:梯度优化法可以快速得到适用于工程实际的优化方案;全局优化法考虑到了变量的耦合因素,优化结果更加全面、准确;经过优化,凹坑型非光滑结构可有效减小气动阻力达10.44%。

基于应变梯度的损伤局部化研究及应用

提出一种包含应变梯度项的损伤力学模型,并将其应用于材料的局部化损伤模拟预测中．有限元实现中使用C1连续高精度单元以保证包含应变梯度的影响．简单规则矩形网格情况下将结点处有限差分应变梯度结果与有限元方法结合,可避免对传统有限元程序作较大改动,同时能在不降低精度情况下提高计算效率．计算表明该梯度损伤模型可较好避免有限元在局部化模拟时的网格依赖性,预测出的局部化损伤与实际破坏情况非常相近．

基于几何图像的三角网格分割

对反求工程中三角网格数据的分割算法进行研究,提出一种基于几何图像的三角网格分割方法。在网格参数化的基础上,改进几何图像的生成方法。结合形态学方法,用去除逼近项小波重建方法和梯度图像方法两种方法分割法矢图像,基于阈值法分割曲率图像,把几何图像的分割结果映射回到原始网格。实例表明基于几何图像的三角网格分割方法对没有复杂自由曲面的网格数据可以取得较好的分割效果。

多重网格法二维Helmholtz方程解算及其在电磁法正演模拟中的应用

为了提高Helmholtz方程数值计算效率和精度,研究了多重网格算法,并对比研究了该算法与共轭梯度法、预处理共轭梯度法和超松弛法求解二维Helmholtz方程的计算精度和收敛速度,网格剖分采用可实现网格自动细化的Delaunay三角网格算法。研究结果表明:多重网格法在计算时间和迭代收敛效率方面具有较大优势,但其迭代计算误差大于其他算法,这或许与不规则网格剖分导致网格层间插值、限制算子扩大了计算误差有关。最后,初步研究了基于多重网格算法的大地电磁二维正演模拟响应。

汉字方向分解网格特征的改进

在现有的汉字方向分解网格特征基础上,对其分析和改进,提出了一套新的汉字特征方案:首先对原汉字进行轮廓提取,在轮廓汉字上进行有重叠的矩形弹性网格划分,然后对原汉字用边缘检测算子做边缘梯度方向角分解,得到横、竖、撇、捺4个方向的子图像,再把网格应用到这4个方向的子图像上,统计每个网格中的黑像素占这个子图像总像素的比例,4个子图像的所有网格的比例值构成的矢量就是汉字的特征。使用不依赖于分类器的特征标准比较了新旧方案,表明新方案优于旧方案。

曲线坐标系中 Osher TVD 有限差分格式几何参数的计算方法

本文提出了ＯｓｈｅｒＴＶＤ有限差分格式自由梯度的性质以及保证自由流条件和自由梯度条件的一种与界面雅可比行列式无关的几何参数计算方法。文中还就进出口边界条件施加的位置进行了讨论。算例表明本文方法适合在非均匀的网格上计算。

基于共轭梯度算法的EIT仿真

利用Comsol软件分析有限元剖分的疏密对测量电极电压的影响,针对正问题仿真数据,对共轭梯度法收敛性进行分析,利用图像重建算法,采用设定的迭代停止条件分别针对单个成像对象和两个成像对象进行分辨能力的评估。结合人体胸部组织的结构特征,建立精确的胸部仿真模型。重点对基于先验信息的共轭梯度方法对不同情况的图像重建进行说明。

基于弹性网格HOG特征的手绘车符识别

研究了常用的28类机动车和非机动车的车符识别问题.针对手绘车符不规则形变和样本间相似度高的特点,提出一种基于弹性网格方向梯度直方图(histograms of oriented gradients,HOG)特征提取方法,该方法利用了水平与垂直投影直方图较好地表征图符的全局特征、局部特征及HOG特征,结合弹性网格吸收形变的能力,使得在现有的训练样本库中总识别率达94.8%,在手写数字等3个不同领域的手绘图符样本库中,平均识别率达92.5%.实验结果表明,该方法对手绘车符识别具有较高的识别率,对其他手绘图符也有较好的识别效果.

基于细分的网格模型骨架驱动变形技术

针对传统骨架驱动变形方法中模型细节特征不能得到有效保持的问题,提出一种基于细分的骨架驱动网格模型变形方法。首先,对网格模型待变形区域基于截交线进行局部骨架提取和控制网格构建,分别建立骨架与控制网格以及控制网格所对应细分曲面与待变形模型区域之间的关联关系;然后,将基本函数作用下的自由变形方法应用于骨架变形,通过骨架变形驱动控制网格变形,将变形前后控制网格所对应细分曲面的变化信息转为网格模型泊松梯度场的改变;最后,根据改变后梯度场重建网格模型。实例表明,该变形方法针对不同网格模型均可以得到较好的编辑效果,且细节信息在变形后都得到了有效保持。与传统骨架驱动变形方法相比,该方法除具备交互操作简单直观的优势外,同时能够更好保持变形模型几何细节特征,更为适合具有丰富几何细节的复杂模型的变形编辑。

注塑流动与传热分析的四边形单元控制体积法

阐述了注塑分析的基于Hele-Shaw假设四边形单元控制体积法。由于四边形控制体积法会产生不对称矩阵的方程组,求解压力时把方程不对称的部分移到方程右边,这样方程转化为对称的线性方程组。在求解转化后的线性方程组时,只在压力求解区域改变时更新方程的右边。注塑分析的时间步长进行自动调整,并大致保证流动前锋在两个时间步内向前流动大略一单元层。与现有文献的计算结果比较表明四边形单元控制体积法可以有效地模拟中面模型的注射过程,该方法并可以与三角形单元混合使用,且可应用于基于表面的注塑分析方法。

高精度TVD有限差分格式的自由梯度条件

The free-gradient is proposed for cellcentered total variation diminishing finite difference schemes of inviscid aerodynamic equations with high order of accuracy to eradicate the negative effects of the mesh skewness on the flux limiter. This paper demonstrates that it can satisfies the free-stream and free-gradient simultaneously and keeps the accuracy order of the schemes by assigning the Jacobe of transformation on the cell surfce as 1 for Harten and osher-Chakravarthy schemes. It also shows that Yee-Harten schemes do not satisfy the free-gradient, thus a modification is conducted to make them work better on skewed meshes.