曲线曲面局部最小二乘渐进迭代逼近

作为一种有效的大数据拟合方法,曲线曲面最小二乘渐进迭代逼近方法(LSPIA)吸引了众多研究者的关注,并获得了广泛的应用。针对LSPIA算法拟合局部数据点效果较差的问题,提出了一种局部的LSPIA算法,称为LOCAL-LSPIA。首先,给定初始曲线(曲面)并从给定的数据点中选择部分数据点;然后在初始曲线(曲面)上选择需要调整的控制点;最后,LOCAL-LSPIA通过迭代调整这一部分控制点来生成一系列局部变化的拟合曲线(曲面),并且保证生成的曲线(曲面)的极限是在仅调整这部分控制点的情况下拟合部分数据点的最小二乘结果。在多个曲线曲面拟合上的实验结果表明,为达到相同的拟合精度,LOCAL-LSPIA算法比LSPIA算法需要的步骤和运算时间更少。因此,LOCAL-LSPIA是有效的,而且在拟合局部数据的情况下比LSPIA算法的收敛速度更快。

基于叙事结构抽象的可视分析方法综述

基于叙事结构抽象的可视分析方法是通过挖掘数据背后存在的叙事逻辑,提供富有洞察力和沟通力的方法.首先介绍叙事结构数据的来源,包括文本数据、图表图像数据、音视频数据、地理空间数据和多模态融合数据;然后讨论叙事结构抽象方法,包括连续性、单元式和离散化3种表示;再探讨叙事结构可视化设计,包括基于视觉通道与表达形式的设计,同时介绍叙事结构交互生成方法,包括基于设计空间和注释的手动生成、AI辅助交互生成和AI自动生成;最后讨论叙事结构可视分析的创作工具以及在文化传媒、医疗健康和体育娱乐等领域的应用,并对该领域现阶段工作的不足进行总结,指出多模态融合数据可视分析、跨平台与多设备的叙事结构展示以及加强情感在叙事结构可视分析中的作用等是未来工作的研究方向.

大宗茶鲜叶原料分级机的研制与实验

机采大宗茶鲜叶长短不一、老嫩不同,以此为原料制得的茶叶品质较低,为此研制了一种新型的抛掷式大宗茶鲜叶分级机,该机由分级槽体、传动机构、摇杆和机架等部分组成,通过抛掷的方式对茶鲜叶进行分级。结果表明,使用第二批次茶鲜叶进行分级,投叶量为5kg/min、振动频率为50Hz时,分级机的平均分净率最高,达79.04%,挂网率为3.60%。可见,该机能较好地实现机采大宗茶鲜叶的分级。

基于迁移学习的交互时序数据可视化生成方法

为了解决时序数据间分布不一致的问题,使模式分析更容易应用于其他数据,提出基于迁移学习的交互式时序数据可视化生成方法,将迁移成分分析应用于时序数据提取的特征.将用户在其中一个时序数据上的分析作为标签,在该源域上训练分类器并应用到多个目标域,对多个不同目标域的时序数据的模式进行批量推荐.通过真实的天气数据和轴承信号数据的2个案例分析和专家访谈,验证了利用该方法能够提高时序数据探索的效率,减少数据分布不一致问题带来的影响,体现该方法的有效性和实用性.

基于单目RGB数据的三维模板物体跟踪算法综述

文中介绍了三维物体跟踪技术及其最新研究进展,包括理论基础与评估指标、基于视觉特征的传统位姿求解和基于学习的位姿估计.分析了传统算法中各种特征约束、统计分割模型、能量函数以及加速策略.其中,区域及边缘约束成为跟踪的主流方向,多种特征可以融合产生更强的约束.统计分割模型由全局模型逐步发展为局部模型.非线性最小二乘形式的能量函数易于优化而被广泛采用.预计算、预渲染的加速策略使得跟踪的实时性极大提高.基于学习的算法现阶段在精度和速度上不及传统算法,但展现了更好的特征提取能力和处理更复杂场景的潜力.梳理了多种算法的跟踪精度及取得高精度的原因.总结了三维物体跟踪在复杂情境下跟踪精度下降和失败的问题,及其潜在的解决方案与发展方向.三维物体跟踪正朝向多特征融合、预计算、多任务的方向发展.

非牛顿流体流动的数值模拟及落球的实验研究

研究了圆球在Oldroyd-B流体及半浓纤维Oldroyd-B流体悬浮液中的流动。计算了落球的阻力系数和应力场。同时讨论了几种非牛顿流体流动的数值模拟中的有限元格式。

三维CAD软件性能自动化测试与变粒度可视评价

针对三维CAD软件性能指标缺乏参照基准而难以量化、现有软件性能评价方法不够直观等不足,提出了基于自动化测试与三角变换的三维CAD软件性能变粒度可视评价方法。首先,开发三维CAD软件统一测试接口和自动化测试工具,设计测试用例,通过相同的工具和用例对各三维CAD软件进行统一自动化测试,获取性能数据,通过国外对标软件测试建立参照基准,实现性能指标的量化;其次,对性能测试数据进行预处理,根据各指标的重要性构造归一化数据矩阵,通过三角多项式变换分别构造粗、细粒度下三维CAD软件性能的调和曲线图,引入基于乐观锁思想的数形结合法,基于格拉布斯准则与数形结合法检验数据的有效性;最后,通过变粒度的调和曲线可视聚类分析,直观得出三维CAD软件性能的评价结果。实例结果表明:所提方法能实现国产软件与对标软件性能的差异分析,直观地获得了三维CAD软件性能评价结果,为用户选择合适的软件提供了直观的决策依据,并与一般的基于层次分析的评价方法进行一致性比较,验证了所提方法的可靠性和有效性。

基于整体统计特征和局部空间特征的色彩映射

为了更好地帮助用户理解和分析数据,提出一种基于整体统计特征和局部空间特征的色彩映射方法,旨在强调数据全局模式,同时突出其边界信息。该方法利用Jenks自然断点法初始化色彩表中的控制点,并以最大化边界点与其邻域点的色彩差异为优化目标,得到数据与色彩的最终映射。通过对2个二维标量场数据的定性分析和用户调研实验,验证了所提方法的有效性。

多尺度高分辨率保持特征融合的手势检测

手势交互是人机交互系统的一个重要组成部分。针对现有SSD(Single Shot MultiBox Detector)网络中不同尺度特征间的独立性,无法充分利用各特征间的关联信息,导致对遮挡和不完整手的检测精度偏低等问题,提出一种改进的SSD算法,通过引进多尺度高分辨率保持特征融合模块,将来自不同层的不同分辨率的特征图进行融合形成新的特征图,其不仅保留了原有特征图的特征信息,还结合了不同层的细节信息和上下文较强的语义信息。利用原有SSD检测方法,生成候选预测框,利用非极大抑制(Non-maximum Suppression)得到最终检测结果。实验结果表明,该方法在EgoHands手势数据集上优于原始SSD方法和其他三种先进方法。

基于势流模型与等几何配点法的机翼翼型优化

基于空气动力性能数值计算的机翼翼型优化设计可以降低成本,缩短设计周期,已逐渐成为目前翼型设计的主要发展方向.因此,提出一种基于势流模型与等几何配点法的机翼翼型优化方法.利用等几何配点法对不可压缩理想来流下的势流模型求解速度势;结合叶素理论计算翼型的空气动力特性指标,即升阻比,构造包含最大升阻比和最小拟合项的目标函数,再运用多种最优化方法求解得到优化后翼型,同时保证了翼型的气动性能和外形的光顺性.通过渐进迭代逼近算法对3类翼型数据点拟合得到初始翼型的NURBS表示,对其优化结果表明,该方法不仅保持翼型的自身特点和光顺性,而且显著提升了升阻比.

锻造液压机数字孪生系统设计

锻造液压机是实现超大型零件快速锻造的重要装备。为了提升液压机锻造性能与可靠性,围绕数字孪生驱动的锻造液压机工作状态感知与虚实同步开展研究。通过分析锻造液压机工作状态实时感知与锻压风险预警的需求,构建了锻造液压机数字孪生框架,包含物理硬件层、感知控制层、孪生模型层和可视交互层。通过传感数据和仿真数据联合驱动液压机孪生体在线运行,基于孪生体实时仿真预警锻压风险,实现了锻压机锻造过程的可视化,提高了锻压机工作过程的可靠性,为锻造液压机生产过程数字孪生的实现提供了关键技术支撑。

种植术区CBCT影像智能测量系统的初步研发与验证

目的:研发新型种植术区CBCT影像智能测量系统并进行验证。方法:以Qt为开发框架,使用VCG库对牙齿模型进行读取和处理,开发用于种植术区CBCT影像诊断参数测量的智能分析系统。将该系统智能测量结果与人工测量结果进行比较,评估两者之间的差异性。结果:成功研发出可由使用者选择牙位,计算机自动测量种植术区CBCT影像种植诊断参数的智能分析系统。对于各项种植诊断参数的测量,智能测量方法与人工测量方法之间均无统计学差异(P>0.05),测量结果可靠。结论:该智能测量系统参数测量结果可靠,可为种植术前规划提供参考。

基于毛发点云深度剥离的神经渲染与时域稳定性改进方法

针对现有基于点云的神经渲染网络无法渲染具有时域稳定性的高质量毛发的问题,提出基于毛发点云深度剥离的神经渲染与时域稳定性改进方法.该方法通过对输入点云模型的分层投影,获取不同分层的特征信息;将结果进行融合,以适应毛发半透明特性;将训练好的结果输入到时域稳定性增强网络中,该模块利用相邻帧间点云的重投影得到当前帧和前几帧的依赖关系,生成当前帧的最终结果,从而保证了训练结果的时域稳定性.使用光线追踪生成的高质量毛发数据集进行实验,结果表明,与现有方法相比,该方法可以获得更好的时域稳定性和渲染结果.

面向计算机程序的可视化综述

计算机程序是由开发者使用编程语言编写、被计算机识别并执行的一系列指令.大型程序源代码通常逻辑复杂,句法抽象,造成较大的认知困难.计算机程序可视化以直观形象的方法呈现计算机程序的代码结构、执行过程和运行结果,增强用户理解和调试程序的能力.从程序执行流程出发,根据程序执行的前、中、后3个阶段分析其可视化目标,并介绍已有可视化方法.在程序执行前阶段,使用可视化对代码组织和潜在异常进行多层级、多维度的展示;在程序执行中阶段,利用可视化辅助算法理解、运行调试和状态监测;在程序执行后阶段,运用可视化进行性能评估优化和异常检测.介绍程序可视化在在线编程调试、算法可视化等多种应用场景下的实际应用案例.最后,总结程序可视化现阶段工作的分类以及存在的不足,并指出高泛化性的算法理解可视化和教育领域的运行调试可视化等是未来工作的研究方向.

特殊服装面料渲染算法

服装数字化是近年来服装行业发展的方向之一.服装面料的材质极其多样,然而常用的基于物理的渲染存在较大的局限性.基于此,提出对于多种不同特殊光学特性的面料渲染算法.其中,特殊面料是内嵌金属丝面料、侧光织物面料、镭射面料和闪粉面料4种面料.针对内嵌金属丝面料,使用额外的纹理数据来记录并模拟金属丝的形状;针对侧光织物面料,根据视线方向以及入射方向与法线的夹角修正散射光的强度,使得面料拥有更加真实的侧面光感;针对镭射面料,将观察角与一种额外的镭射颜色相关联,并将其与原有的纹理颜色融合;针对闪粉面料,提出一种计算模型用于随机生成闪粉的位置,通过网格划分的方式达到实时的计算效率.将所提算法渲染结果与实际拍摄结果进行对比的结果表明,该算法的结果接近于真实;侧光织物面料和镭射面料已经被商业应用于国产三维服装设计软件Style3D中.

基于矩阵表示的NURBS曲面逆值GPU并行求解算法

NURBS曲面逆向求值是CAD几何内核中最基础的算子之一,即计算NURBS曲面上三维空间点对应的二维参数值.然而,当前求解算法计算效率不高、鲁棒性不强,严重制约了CAD软件处理大规模复杂CAD模型的性能.现有的GPU加速算法也往往仅对传统算法进行简单并行化,没有充分利用GPU共享显存等架构特性.为此,提出一种全GPU运行的并行求解算法.基于NURBS矩阵表示的GPU逆值求解算法通过矩阵表示代替传统的B-Spline基函数递归表示,适配GPU缓存机制,实现GPU缓存优化,解决数据公用、寄存器占用和缓存频繁申请与释放等问题,从而提高求解效率.同时,该算法采用多层次求解算法,以自适应曲面细分算法得到粗略解,再辅以Gauss-Newton迭代法得到精确解,提高处理复杂模型的效率和鲁棒性.采用多张简单曲面和复杂曲面进行测试,结果表明,该算法每毫秒最多可求解超过10000个逆值点,相比于传统算法,将NURBS曲面逆向求值速度提高了至少2个数量级.

等离子鞘套电磁仿真网格前处理

在研究等离子鞘套的电磁特性时,需要在仿真计算出的流场数据中计算出空气电离程度,得到流场网格下的各顶点的介电常数。进行电磁计算时,由于该套网格过于疏密而且四面体单元不均匀,计算平台无法计算,需要进行网格简化。针对相对于计算平台密集的网格数量和网格分布的跨尺度不均匀的问题,本文提出一种基于蒙特卡洛随机算法的网格简化方法。相较于目前已有的四面体网格简化方法,本方法简单易用,时间复杂度为O(N)(N为顶点个数),空间复杂度为O(N)。

基于三维CAD模型的三坐标检测快速编程系统研究与开发

介绍了一种通用的利用三维CAD模型进行三坐标检测程序离线编制的系统开发方法,该系统基于三维CAD建模平台,集成了测头与坐标系管理模块、测量规划模块以及编程与仿真模块等功能,实现了工件在虚拟端的采样规划、路径规划、测量程序生成以及测量过程的虚拟验证,有效提升了测量程序编制的效率和质量,有助于实现批量零件的自动化测量。

虚拟世界自然文化遗产保护关键技术概述

20世纪末诞生的虚拟现实技术为保护古老遗产带来了新的曙光。结合目前成熟的多种数字化处理的关键技术,如基于图片的绘制和重建,图片检索及其修复,版权保护和沉浸式虚拟系统等,数字化自然文化遗产将对保护自然文化遗产有重要作用。同时根据目前国内外的数字化遗产的工作情况,说明数字化自然文化遗产已成为必然的趋势,以及其具有的巨大潜力。

分布式虚拟环境综述

在分布式虚拟环境中 ,位于不同物理位置的多个用户或多个虚拟环境通过网络相互联结 ,进行信息共享和交互 .该文结合作者的研究工作 ,从分布式虚拟环境的产生、需求和特征、模型和结构以及系统关键技术这几个方面对分布式虚拟环境的研究情况进行综述 。