一种新颖的网格综合优化算法

用三角网格逼近三维扫描所得散乱点集,实现曲面重构,是一种得到广泛应用的技术。为了提高网格对物体表面的逼近精度,需要对网格进行优化。提出一种新颖的网格综合优化算法,将基于SOM的网格优化模型和节点分裂算法有机结合,使网格中顶点的分布更符合散乱点数据的空间分布,使网格更好地逼近数据点集,还通过分裂大度数顶点来改善网格的拓扑关系,使其更好地反映原始数据点集的拓扑特征,也使得网格更加平滑。试验结果表明,该算法取得的网格优化效果良好。     

高质量保形三角网格简化算法

网格简化算法在多分辨率模型显示、三角网格模型重构、网络传输等领域应用广泛,但是目前的简化算法简化后的网格,经常会出现极大、极小、狭长的三角片,质量不高。在基于QEM(QuadricErrorMetric)简化方法的基础上,提出了在点对折叠代价中引入折叠点对关联形状因子、法向量的夹角因子、边长的非线性加权因子3种优化因子,并配合虚折叠回退操作,对简化过程中网格质量进行综合优化,并取得了较好的简化结果。     

基于网格划分的混合优化算法

提出了用于求解大规模优化模型的基于网格划分的混合算法。该算法引入了空间划分和收缩的思想,在求解过程中首先应用全局优化算法确定优解信息,其次使用网格划分和合并将解空间快速划分和收缩为多个子空间,然后用局部优化算法在模型的极值点附近搜索,可以很快地收敛到极值点。仿真结果表明该算法在搜索效率、应用范围、解的精确性和鲁棒性上都体现了良好的性能。     

伪谱法求解非光滑最优控制问题的网格优化

伪谱法在求解非光滑最优控制问题时往往需要在迭代计算过程中进行网格优化,以提高对非光滑问 题的适应性。针对现有网格优化方法中分段点收敛至不光滑点速度较慢的问题,提出了分段点最佳化的思想,即 将分段点作为设计变量,根据误差曲线确定最佳分段点可能存在的区间,由求解器确定最佳的分段点位置,从而 提高分段点收敛至不光滑点的速度。算例表明,分段点最佳化的网格优化算法能较大程度地提高伪谱法对非光 滑最优控制问题的求解效率。     

一种油藏储层三维可视化散乱数据插值方法

提出一种快捷有效的确定待估点的有效样本点集的辐射吸收插值模型,该模型应用到散乱数据网格化过程中,它不但具有加权平均算法的优点,而且具有插值效率高、局部性好、易于控制、易于对数据增加约束条件等特点.辐射吸收插值模型由辐射过程、吸收过程和合成过程组成.讨论了辐射吸收插值模型的实现原理、设计过程、在油藏储层三维可视化散乱数据插值中的应用和模型特点的分析.     

一种结合形状上下文分析的Laplace谱匹配算法

提出了一种结合形状上下文分析的Laplace谱匹配算法.工作主要侧重于如何提高Laplace谱匹配算法对点的位置随机抖动的鲁棒性.首先,使用Laplace矩阵的特征向量和特征值以及双随机矩阵的方法计算初始匹配概率.然后,借助于概率松弛算法,将用形状上下文表示的局部相似性融入Laplace谱匹配算法以优化谱匹配的结果.对真实和合成数据的实验表明该方法具有比较高的精度.     

方坯连铸三维动态凝固模型有限元模拟

方坯连铸三维动态凝固模型能够真实反映工艺参数变化时的温度动态调节过程,考虑数值求解计算量大和计算速度慢等难题,改变铸坯横断面节点和单元网格的人工生成模式为自动生成模式,采用密度函数和网格质量评价函数,控制节点和单元网格及优化网格形状以保证网格划分的合理性;引入单元节点商和节点商及节点最大最小编号为约束条件的优化方法优化节点编号,缩小带宽节约存储空间.仿真结果表明,动态凝固模型采用有限元网格自动生成和优化方法以后具有更高的计算速度和计算精度.     

一种基于数字地球的运动模型与地形匹配方法

三维模型与地形的匹配问题涉及到模型控制矩阵与模型与地形接触点高程值的计算。其中接触点高程值的计算问题与地形渲染采取的数据组织和绘制算法密切相关,采用规则网格构建地形的数字高程模型,在此基础上提出了弱网格实现数据结构的地形匹配算法。首先为三维模型在三维GIS视景中建立了数学控制匹配模型,然后基于规则网格像素坐标系计算模型与地形接触点的高程值。方法不考虑规则网格的具体绘制实现技术,在采用规则网格的地形下具有较强的适用性。     

一种基于网格控制的三维MGIS符号动态建模方法

三维MGIS符号的动态建模是虚拟战场及军事地理信息系统的重要内容,对提高战场态势的直观性,增强辅助决策能力具有重要意义。提出了一种基于网格控制的三维MGIS符号动态建模方法,使用贝塞尔网格和DEM网格控制MGIS符号的三维形状。在建立MGIS符号层次数据结构的基础上进行空间剖分,形成空间逼近线段;通过空间曲面约束,有效控制空间形态;最后进行Delaunay三角网重构,从而得到三维空间中的动态模型。实验结果表明,该方法能够很好地控制三维MGIS符号的平面与空间形态,并能有效实现DEM地形跟随。     

面向有限元分析的三角网格布尔运算方法

为加速有限元分析流程,提出了一种面向有限元分析的自适应三角网格模型布尔运算方法。将ADT（alternating digital tree）数据结构应用于三角面片的判交计算,提升了布尔运算中三角面片的判交效率;借鉴结合球填充算法和插点/去点算法的网格重生成方法来重剖分局部区域,保证了算法的效率和生成网格的质量;通过改进的八叉树背景网格来记录和光滑尺寸场,生成了自适应的网格;通过尺寸场合理地控制重剖分区域,使算法效率和生成网格的质量得以很好地平衡。实验结果表明,所提方法可以高效地生成满足有限元分析需求的网格。     

五次B-B曲面片构造G1连续曲面重构方法

提出了用五次B-B曲面片构造整体G1连续曲面的计算方法。从G1连续曲面的充分条件推导了控制点的计算方法,并从方向导数的定义出发,通过最小二乘方法拟合已知点处的双变量函数,直接计算已知点的一阶,二阶方向导数来得到控制点的计算公式;分别对曲面片的内部和边界两种情况作了推导;这种方法在保证精度的情况下计算量较之六次B-B曲面片有较大的减少。     

成败型试验的Bayes序贯网图检验法

Bayes序贯检验法和序贯网图检验法分别从先验信息利用和对检验问题拆分的角度对序贯检验法进行了有效的改进。融合二者的优点,针对成功率检验问题,提出了一种Bayes序贯网图检验法,对该方法中先验信息的利用以及插入点的选择等都进行了详细的讨论。同时也给出了相应截尾方案及比较计算实例,并通过Monte Carlo方法计算了平均样本量。实验结果表明,该方法对序贯网图法的改进是全方位的,不仅可以降低二类风险,而且所需的截尾样本量和平均试验量也更少。     

面向拥堵问题的枢纽航线网络优化模型

为解决枢纽机场客流拥堵问题,提高机场运行效率,减少运营成本,提出了一种面向拥堵问题的枢纽航线网络优化模型。该模型基于非严格枢纽航线网络结构,以不同运输方式的费用和流量为约束条件,以枢纽航线网络成本最低为目标,设计了能够减少求解运算的复杂变量表示方法,以及减少陷入局部最优解概率的模拟退火粒子群优化(simulated annealing particle swarm optimization, SAPSO)算法。实验结果表明,相较于严格的枢纽航线网络,所提优化模型能够显著地缓解枢纽机场的拥堵,均衡枢纽机场间客流量,减少网络成本;同时,所提算法具有较快的收敛速度和良好的稳定性。     

医学体数据中面向数值分析的等值面重建算法

Marching Cubes是医学体数据可视化的经典算法,但生成的等值面网格存在拓扑二义性和单元质量两方面的缺陷,无法为生物组织物理仿真中的数值分析提供良好的几何模型,为此,提出一种基于数据点编移的改进Marching Cubes算法。算法将数据场分解为点、边、面和体素四类元素;以33种剖分模式为依据,构建二义性检测索引表,通过提出的基于面状态的渐近线判别法,以统一的方式解决面二义性和体二义性问题;分析单个体素中产生退化三角形的原因,提出基于局部判别法的数据点偏移策略,使体素的活跃边与等值面近似垂直,达到提高网格质量的目的。对比实验表明,该方法在有效保证网格拓扑的基础上,显著提高了单元质量,生成的模型不仅适用于体数据可视化,还适用于进一步的数值分析。     

求解非光滑轨迹的自适应网格配点优化方法

针对传统配点法求解非光滑最优控制问题时,网格和配点数目多、非线性方程计算量大、误差大等问题,提出了一种自适应网格和配点优化方法。首先将求解最优轨迹优化问题划分为不同网格中的非线性规划问题,在网格内采用拉格朗日插值多项式对优化问题解逼近,求解出绝对误差和相对误差。然后根据轨迹曲率的大小确定出不光滑处的网格,并根据最大相对误差和容许误差的关系进一步确定网格划分的位置和加密数量;同时,对不满足容忍误差的光滑区间自适应增加配点以提高其求解精度。最后通过仿真实例与传统自适应网格优化方法进行了对比,结果表明,在相同计算精度情况下,本文所需的配点数目和网格数量较少,求解效率较高。     

取用水监测点的水量计算与变化趋势分析

加强取用水监测是实施最严格水资源管理制度的重要举措.为了更有效地利用大量的取用水在线监测数据,需要对获取的监测数据进行预处理.本文首先提出应用中位数法与曲线拟合相结合的方法对取用水监测数据进行异常值检测,再用曲线拟合方法对异常值进行校正;其次,根据校正后得到的数据进行两个方面的分析,一方面是计算监测点的年取水量,另一方面是应用集成经验模态分解方法分析监测点的日取水量变化趋势;最后,以M市的16个自来水厂2016年取用水在线监测数据为例进行实证分析,结果表明,本文提出的中位数法与曲线拟合相结合的方法能够有效地检测异常值,进而再用曲线拟合方法能够更好地对异常值校正.根据校正后得到的数据进行分析发现81%的监测点年取水量相对2011年水利普查数据有所增加,个别监测点超出许可取水量较多,75%的监测点从春季到冬季日取水量变化为先增后减的抛物线趋势.     

紧凑的累进网格数据格式及其网络传输

以基于三角形折叠的三角网格简化算法为基础，给出一种支持三维模型数据累进传榆的数据存储格式，并讨论了该格式在网络环境下的数据压缩问题。该方法首先记录网格简化过程中网格局部的连通性（Connectivity）修改信息，并通过对原始网格中的顶点和面片进行重新排序．生成了由基网格和累进记录序列组成的累进网格数据格式；通过对累进数据格式中的连通性信息进行哈夫曼编码，以及顶点数据的区段离散化，实现了网格拓扑信息的无损压缩和可以预测精度的几何信息压缩。结果显示，利用紧缩的累进数据格式，可自由地实现任意三角网格模型连续分辨的变进或变出，并且相关编，解码过程简单、快速，模型数据的压缩比较高。该数据格式及其数据压缩方法可用于三维模型的压缩存储和网络传输。     

基于飞机散射信号的干扰源定位算法

地面无线电干扰源是威胁民航通信安全的重要因素，为了快速准确地定位地面干扰源，提出了一种新的基于飞机散射信号的干扰源位置估计方法。首先，根据多普勒频移特征选取若干相关系数最大值参考点；然后，利用加权质心法通过选中的参考点估计干扰源的位置；深入讨论了参考点点数与定位精度之间的关系以及最大相关系数灵敏度与定位精度之间的关系。仿真实验结果表明，与已有方法相比，在不同噪声条件下,所提方法定位精度更高，且计算复杂度较低。