基于轴箱垂向振动加速度的地铁车轮失圆状态诊断方法

首先,建立卷积神经网络、深度置信网络、支持向量机和以一维卷积神经网络全连接层特征为输入的支持向量机模型(1DCNN-SVM),对比上述模型在地铁车轮失圆状态分类识别上的效果;其次,利用代理模型构建轴箱垂向加速度均方根与车速和多边形磨耗幅值之间的映射关系;最后,通过智能优化算法逆向求解幅值,对比不同代理模型和智能优化算法在多边形磨耗幅值识别上的适用性。研究结果表明:1DCNN-SVM模型在正常、低阶多边形、高阶多边形、随机非圆车轮4类典型的车轮不圆度状态分类识别中取得99.82%的准确性,相比另外3种分类方法,其泛化性能和强化学习能力都具有明显的优势。在车轮多边形磨耗幅值识别方面,基于克里金模型(KSM)和粒子群算法(PSO)的波深识别模型具有更好的预测稳定性和时效性。

基于粒子图像分割的混合PIV-PTV算法

粒子图像测速法(particle image velocimetry,PIV)因其非接触场测量的特性,已成为空气动力学领域的主要测量工具。复杂流动的速度场往往具有非均匀性,示踪粒子难以在待测空间均匀分布。因此,在应用PIV互相关算法处理粒子稀疏区时,需要采用更大的查询窗口以降低测量的不确定度,但会带来空间分辨率低的实际问题。而粒子追踪测速法(particle tracking velocimetry,PTV)追踪单个示踪粒子的跨帧位移,具有比PIV更高的空间分辨率,但难以适用于粒子浓度高的稠密区。针对PIV、PTV各自的优点,本文发展了一种基于粒子图像分割的混合PIV-PTV测速技术。首先定义了基于维诺多边形的粒子局部浓度量度,用以计算示踪粒子在粒子图像上的局部浓度场;其次通过设定的浓度阈值对粒子进行二分类,使用基于高斯核函数的支持向量机寻找出最优的分类边界,从而实现对粒子图像的粒子稀疏区和稠密区的划分;最后对两个区域分别使用PIV和PTV进行速度场计算,并合并为完整的速度场输出。仿真结果表明,上述方法可实现对粒子图像中的示踪粒子稀疏区和稠密区的自动划分,有效提高速度场测量的空间分辨率。将该方法应用在马赫数Ma=6的湍流边界层近壁测量中,可有效解决高速条件下粒子因强剪切难以进入边界层近壁区的问题,显著提高对近壁流动的解析能力。

基于矢量多边形的湘西北矿山地质环境综合评价

目的:长期不合理利用矿山资源导致水土流失、耕地面积减少、生态系统被破坏。为了合理利用矿产资源,恢复治理矿山地质环境,以湘西北为研究对象。方法:通过考虑三种评价类型八个评价因素(人口密度、地表坡度、降雨状况、工程岩组、地质构造、矿山占地、地质灾害、森林覆盖率),对其进行专家评估权重评估,经过计算得到Q值,创新之处是运用矢量多边形法叠加GIS分析开展本地矿山地质环境评价工作。基于地理信息系统技术进行制图,对研究区各区县矿山环境等级定级。结果:直观的评价湘西北区域矿山环境一般。意义:可为湘西北矿山环境管理以及生态修复提供一定的参考依据以及其他矿山评价提供理论依据。

国产平台下机载矢量地图设计

国产平台相较国外商用平台性能较低,在国产平台下实现矢量地图面临诸多问题。通过矢量数据压缩、复杂多边形的三角剖分、瓦片金字塔等方法对地图数据进行预处理,生成适合机载环境使用的数据,方便数据加载、检索和渲染。采用合理数据调度策略减少数据读取,优化要素渲染实现,可以在国产平台下平稳运行机载矢量地图。测试表明:采用合理的设计,在国产平台下可运行机载矢量地图。

基于ArcGIS的面状地类图斑综合方法浅析

通过对ArcGIS中制图综合工具的分析,提出栅格与矢量相结合的综合方法,从而指导作业人员在面状图斑综合工作中选择正确的处理方式,进一步提高了工作效率。

应用泰森多边形的矢量地理数据零水印算法

传统嵌入式水印算法会对原始数据的精度造成影响,为满足高精度矢量地理数据版权保护需求,本文提出了一种应用泰森多边形的矢量地理数据零水印算法。首先,对矢量地理数据进行归一化预处理,采用Douglas-Peucker算法提取矢量地理数据的特征点,并构建特征点的泰森多边形;然后,根据每个泰森多边形与相邻多边形周长的大小关系,确定其特征位为1或0,运用泰森多边形周长与原始水印之间的哈希映射值,确定该特征位在序列中的位置,特征序列中每一位可能会有多个不同的特征位对应,利用投票原则确定该位置的最终值;最后,将特征序列与置乱后的水印图像序列进行异或运算,生成零水印。研究表明,该算法能够抵抗平移、缩放、旋转、裁剪和简化等常见攻击手段,具有较强的鲁棒性。这可为高精度矢量地理数据版权保护提供技术参考。

GIS中矢量多边形网格化问题研究

在实际的GIS空间分析过程中 ,为了更加简便快捷的实现某些特定的空间分析功能 ,常常需要将不规则的矢量多边形区域转化为规则的格网区域。该文介绍了矢量多边形网格化的四类算法 :中心点归属法、面积占优法、重要性法和面积内插法。其中面积内插法又可分为面积权重内插法、基于表面模型的面积内插法和基于统计模型的面积内插法。同时介绍了各类算法的实现思想 ,并比较了其优劣及应用范围 ,认为基于表面模型的面积内插法是一种比较理想且极具发展前景的矢量多边形网格化方法。

栅格数据矢量化及其相关问题的解决方法

矢量结构和栅格结构是GIS的两种主要数据结构形式,而栅格数据不能满足GIS中进行空间分析的要求,因此栅格数据的矢量化在GIS中具有十分重要的意义。本文在总结前人算法的基础上,以拓扑关系的原理为指导,提出了改进的栅格结构数据矢量化方法,即根据4个相邻栅格的异同关系来判定交汇点是坐标点还是结点,并且在提取结点和坐标点过程中,同时提取水平和垂直的所有线段信息,以便快速、有效地实现栅格数据的矢量化。此外,还采用动态打断和粗网格等方法,解决了在栅格数据矢量化过程中,经常出现的诸如多边形自交、孤岛等问题。作者用VisualC++语言实现了本文的算法,与ENVI矢量化结果相比,该方法的矢量化结果具有简单方便、编辑工作量小、实用性强等显著优点。因此,该改进方法更有利于遥感图像的信息提取及其与GIS技术的集成。

一种新的点模式指纹匹配方法

指纹的旋转和平移是指纹匹配中必须解决的问题,针对这一问题提出了一种新的指纹局部特征描述方法,主要是利用特征点之间的距离、特征点类型来构建新的局部特征向量,利用这些局部结构特征来实现对匹配参考点的确定,将存在平移和旋转的两个指纹特征点集转换为以匹配参考点为极点的极坐标下进行全局匹配。实验结果表明该算法对于指纹图像的旋转和平移具有较强的适应性,可以满足实际应用的需要。

矢量多边形并行栅格化数据划分方法

针对多边形并行栅格化中的负载不均衡问题提出一种新的数据划分方法,主要包括:迭代计算划分线的位置,在每次迭代中保证分块间的计算量大致均衡,完成数据划分、实现负载均衡;提出基于二叉树的划分结果融合策略,以解决跨边界多边形的融合问题。在多核CPU环境下实现并行算法,选用多个典型土地利用现状数据集进行测试。结果表明:针对不同类型多边形数据集,所提方法较传统方法可获得更高的并行加速比和更好的负载均衡;针对大数据量数据集,以多边形节点数为度量标准可更精确地估算分块计算量,从而更好地实现负载均衡。

遥感分类栅格图的快速矢量化方法

遥感数据成为G IS愈来愈重要的一种数据源。栅格数据与矢量数据之间的快速转换是RS与G IS集成中的关键技术之一。本文通过分析遥感分类图栅格像元之间的关系,快速自动地提取矢量数据点及其连接信息,进而利用连接信息快速生成弧段,由弧段自动组建多边形并建立完整的拓扑关系。实验表明,该方法是一种由遥感分类图自动转换成G IS通用数据的高效方案。

矢量多边形栅格化算法快速并行化方法研究

本文在分析典型多边形栅格化算法的基础上,研究了串行算法并行化思路,提出一种多边形栅格化算法并行框架。该并行框架包括MPI与OpenMP的双层并行模式、顾及负载均衡的矢量多边形数据划分方法、多边形栅格化基本算子调用接口。利用本文形成的并行框架对扫描线算法、边界代数法进行了并行化,并利用大规模土地现状数据验证本文所提出的并行化方法的有效性。试验结果表明,该方法能够解决矢量多边形栅格化串行算法快速并行化的问题,并行化后的算法大大减少了矢量多边形转换时间,具有良好的并行效率。

基于曲线积分的任意多边形填充算法

多边形域填充是图形图像处理中最基本的操作之一。文章结合代数曲线积分思想与活性边表技术,提出了一种新的任意多边形代数积分算法。与传统多边形域填充算法相比,新算法不但能实现任意多边形域(如带孔区域、自相交区域)的有效填充,而且具有速度快、效率高的特点。因此有效解决了任意矢量图形转换为光栅图形的技术困难,经过在手写字符填充及多边形区域特征值计算上大量应用证明,该算法在矢量与光栅转换、字符填充、多边形区域特征值计算上有很强的实用价值。

复合多边形求差的高效矢量算法

从集合和几何的基本原理出发,提出了复合多边形求差的一种矢量算法。算法首先区分多边形的拓扑相离、包含或相交关系。对于拓扑相离或包含的两个多边形,其差容易计算;对于相交的两个多边形,应用平行线扫描算法来求解,得到两个复合多边形的差。该算法的特点是可以解决嵌套了任意层次孔洞的两个多边形之间的求差运算,这在计算机辅助设计、地理信息系统、地图数据处理等领域具有较广泛的应用前景。

刚性挡土墙后粘性土土压力研究

经典朗肯和库伦土压力理论在实际工程中有着广泛应用,但它们的适用范围也十分明显.基于土体的极限平衡理论,考虑了粘性填土、墙土间的粘着力、连续均布超载等因素对挡土墙土压力的影响,并利用力矢量多边形法,推导出适用多种复杂条件下的粘性土土压力计算式,给出了极限状态下滑动楔体临界破解角的显式解答.该公式适用的范围较广,在朗肯或库伦理论假设条件下能够得到与之完全一致的解答,对刚性挡土墙的设计计算具有一定的应用价值.

基于GIS和RS的矿山地质环境评价方法比选

选择辽宁省葫芦岛矿区为研究区,分别应用网格法、矢量多边形法及缓冲区法开展矿山地质环境评价工作,并对各评价结果进行了分析对比,认为采用矢量多边形法开展本地区矿山地质环境评价工作可以取得较好的评价效果。

凹多边形的矢量—三角形法自动识别与剖分

凹多边形的三角剖分及其后续填充处理,在计算机图形学及地学问题三维建模领域有着广泛地应用。文中在总结已有的凹多边形识别技术基础上,提出矢量—三角形法。利用矢量—三角形法,先定位凹多边形凹点,再判断其为单域凹多边形还是自相交凹多边形,然后采用构造以凸点为顶点的三角形并层层剥去的方法,有效地实现了凹多边形的三角剖分及其后续填充处理。

基于大比例尺航片的单株立木坐标提取

以凉水林场1:8 000大比例尺航片上的树冠影像为基础,通过栅格矢量转换、转换算法调整及图层矢量编辑生成了红松(Pinus koraiensis)树冠多边形图层。在ArcGIS中对该图层通过VBA(Visual Basic For Applica-tions)编程调用多边形属性算法,提取红松树冠多边形的重心作为红松立木的坐标,并与实地实时动态差分法RTK(Real-Time Kinematic)精确定位面积为9 hm2的阔叶红松林样地内红松立木坐标数据进行了检验与分析。结果表明,对于胸径(HDB)达到30 cm以上的红松,其坐标提取精度达到90%以上,且径阶越高,提取精度越高。

一种新的矢量数据多边形的快速裁剪算法

为实现飞行地理环境中高效的数据调用,以满足实时性要求,就需要对飞行地理环境中海量的栅格数据与矢量数据进行统一的数据组织。这种统一的数据组织方法不仅要对海量的栅格数据进行矩形分块组织,同时也要对海量的矢量数据进行矩形分块组织。为了高效地对海量的矢量数据进行矩形分块组织,就需要采用高效的矢量数据矩形分块裁剪算法。现有的多边形裁剪算法中,Sutherland-Hodgeman算法和Maillot算法对于裁剪的结果多边形有多个分离部分时都得不到正确的裁剪结果,而Weiler-Atherton算法、Vatti算法和Greiner-Hormann算法却总能得到正确的裁剪结果。后3种算法中,虽然Greiner-Hormann算法在空间消耗和时间消耗上都是性能最好的,但仍不能满足实际工程的要求。为进一步提高裁剪速度,提出了一种新的快速有效的矩形窗口的多边形裁剪算法。该新算法不仅继承了后3种算法在连接形成裁剪的结果多边形时的优点,而且还对Greiner-Hormann算法在插入交点时的处理方式进行了改进,并采用了比Greiner-Hormann算法中应用的双向链表更为简单的单向链表的数据结构。实验结果表明,新算法不仅能得到正确的裁剪结果,而且在空间消耗和时间消耗上的性能优于Greiner-Hormann算法,可满足实际工程的要求。

栅格数据矢量化及其存在问题的解决

矢量结构和栅格结构是GIS的两种主要数据结构形式,而栅格数据的矢量化在GIS中具有十分重要的意义。本文在总结前人算法的基础上,以拓扑关系的原理为指导,提出了改进的栅格结构数据矢量化方法,即在提取结点和坐标点过程中同时提取水平和垂直的所有线段信息,以便于快速、有效地实现栅格数据的矢量化。此外,还采用动态打断和粗网格法等方法,解决了在栅格数据矢量化过程中经常出现的诸如多边形自交、岛等问题。