一种新的多轮廓线重构三维形体算法:切开-缝合法

综合评述了目前通过多轮廓线重构三维形体表面的算法研究现状,提出了一种新的多轮廓线重构三维形体算法切开-缝合法(CS).该法通过引入控制点对作为切口,将轮廓线对进行坐标转换和轮廓对应后,切开并铺展成两条平行直线段,通过寻求轮廓线对顶点的对应关系,生成了符合Delaunay法则的三维形体表面三角面片,解决了形状和顶点数目差异较大的相邻轮廓线重构问题,并将其应用到基于剖面的三维地质建模中.实践证明,该算法行之有效,且对解决相似问题具有一定启发性.     

复杂采空区三角网模型剖面轮廓线提取方法

 采空区是矿山安全生产面临的主要灾源之一,准确获取采空区剖面等信息是实施采空区灾害防治及空区周边资源安全开采的重要基础,而采空区三角网模型剖面轮廓线提取是采用可视化方法实现采空区剖面准确获取的前提。在分析目前常用的三角网模型剖面轮廓线提取方法（即最小距离法、扇形区域法和凸包算法）运用于提取边界复杂的采空区剖面轮廓线时存在缺陷的基础上,对传统的方法进行了改进,形成了适用于复杂边界采空区三角网模型剖面轮廓线的提取方法--凸包压入法。首先以垂直于任意坐标轴的平面剖切采空区三角网模型得到轮廓线的无序点集,提取无序点集的凸包线作为初始轮廓线,然后将包络于初始轮廓线内的点按张角最大的原则全部添加到轮廓线中,获得完整的剖面轮廓线,形成采空区剖面。实际应用表明,研究形成的算法能够快速有效地提取复杂采空区的剖面轮廓线,可准确获取复杂采空区剖面,具有很好的实用价值。     

采空区三角网格模型边界剖面线提取方法及其应用

在分析目前常用的三角网格模型边界剖面线提取方法运用于提取复杂边界采空区边界轮廓线时存在缺陷的基础上,对传统的凸包算法进行了改进,形成了适用于复杂边界采空区三角网格模型边界剖面线提取的新方法,即凸包压入法.首先,以垂直于任意坐标轴的平面剖切复杂采空区三角网格模型得到边界剖面线的无序点集,提取无序点集的凸包线作为初始轮廓线,然后将包络于初始轮廓线内的点按张角最大的原则全部添加到轮廓线中,获得完整的剖面轮廓线,形成复杂采空区剖面线.实际应用表明,所提算法能够快速有效地提取各种形态采空区的边界剖面线,可准确获取复杂采空区剖面并能够比较分析采空区的超挖、欠挖量,具有很好的应用价值.     

三维地质结构建模中交叉剖面一致性检校方法

地质剖面数据是三维地质结构建模的重要数据源,保证交叉剖面数据的一致性是进行基于地质剖面数据的三维地质模拟的基本前提.本文提出并实现了一种交叉剖面数据一致性检查及校正方法.该方法首先通过检查剖面交合位置处各对应地层的属性是否一致来判断剖面中的地层分层是否一致,然后基于地层分层一致的剖面,在地质剖面交合处采用对应点高程均值来替代初始的不一致高程值,从而实现地层分层界线高程值的调整.     

基于草绘和手势的着装系统

当前虚拟着装工具大多采用WIMP界面,操作复杂,难以学习.而手绘界面是一种更简单、快速的交互方式,更适合概念设计.本文设计并实现了基于草绘和手势的着装原型系统.用户通过手绘的方式直接在3D虚拟角色模型上勾画出衣服轮廓线.系统采用基于尺度空间的角点检测方法准确地预处理和分割轮廓线.利用衣服轮廓线到模型之间的距离推算衣服内部网格点到模型之间的距离信息,由此构建衣服曲面.为加速计算距离值,通过对距离场信息建立索引改进了其存储和访问效率.同时该原型系统允许用户使用手势对衣服轮廓线进行编辑,并且设计和实现了手势训练     

基于实测边界线的地下巷道三维建模方法

根据实测边界线和断面参数,提出地下巷道三维实体的分层建模解决方案:采用图论的树结构表达边界线划分的复杂区域(简称区域树),并采用约束三角剖分的方法对区域网格三角化;提取所有三角形中表示巷道的断面底边和“出口位置”的边,根据断面参数,拟合生成断面轮廓线;均匀离散化断面轮廓线,生成左右对称点列,这些点构成三维巷道实体的特征点;分层提取断面轮廓线上的特征点,生成分层轮廓线;最后对相邻分层轮廓线和顶、底轮廓线分别实现巷道体网格三角化.研究结果表明:该算法充分利用区域树表达的空间拓扑关系和断面参数信息,实现简单,适用于同一中段边界线在任意复杂情况下的连通巷道实体三维建模.     

一种新的复杂地质体采矿工程剖面图自动生成方法

提出基于三维实体快速切割算法和区域(内含孔、岛)自动识别技术的地质体剖面图自动生成方法.基本思想是:首先采用基于平面隐函数的切割算法实现地质体的快速切割,生成离散的交线;并采用基于KD树的空间快速索引方法,确定交线间的邻接关系,并生成一系列封闭的轮廓线;封闭的轮廓线将平面划分为多个复杂的区域,采用图论中的树结构形式化表达复杂区域;最后对树表示的区域进行岩性图案的填充.该算法已在DIMINE 数字矿山系统中实现,并应用于三维地质实体工程出图模块中.实验结果表明:该算法有较好的计算效率,是一种比较实用的地质体剖切方法.     

基于含拓扑剖面的三维地质建模

提出了一种通过引入剖面中空间要素（多边形－弧段－结点）之间的拓扑关系（邻接、关联 和包含）来生成基于边界表达的三维地质模型的方法。该方法特别适合于剖面中有多个相互 连接的地质体单元的多体建模,而该情况在三维地质建模中比较常见。同时,该方法中使用 的剖面不要求共面或者平行,拓扑信息包含于生成的三维模型中。而且,在用户少量干预的 情况下,结合地质知识,该方法可以建立绝大多数复杂地质模型。基于该方法,开发了一个 三维地质建模与可视化系统,并成功应用到北京市奥运场区的三维地质建模中,结果表明该 方法具有建立实际复杂三维地质模型的能力。     

基于轮廓线的任意形体三维重建

由二维灰度图像恢复形体的三维形状已经成为计算机视觉领域的一个研究热点.对该问题进行了深入的研究,提出了一种基于单幅图像,利用轮廓线进行形体三维重构的方法.该方法从一幅二维灰度图像的断层剖面中使用行扫描线法提取带有孔洞的轮廓线,并且根据一定的准则对其进行分层处理,采用曲率法对各相邻层轮廓线中的分层轮廓线进行匹配,结合最小对角线优化策略完成三角面片拼接,最终实现任意形体表面的三维重建.实验证明,该方法可以根据形体的二维灰度图像方便有效地重建出其三维形状.     

采空区体积三角网模型剖面的微积分算法

为了准确获取采空区空间体积,以采空区三维激光扫描系统探测到的原始数据为依据,提出采空区体积的三角网模型微积分算法.算法首先确定模型剖切的主轴方向,用一组等间距平行面对模型进行相切并获得剖面的无序点集,运用所提出的凸包压入法生成采空区剖面的初始边缘轮廓线;再将初始边缘轮廓线内的其他交点添加到剖面中,形成完整的采空区剖面形态;最后利用平面三角形有向面积叠加计算剖面面积,将剖面面积与微小间距进行积分获取采空区的体积.工程应用表明,所研究的采空区体积算法稳定性好,精度高,可实现对复杂采空区体积的有效计算.     

基于交叉折剖面的高精度三维地质模型快速构建方法研究

提出一种基于交叉折剖面的三维地质模型自动构建方法,重点解决模型构建中"高精度"和"快速"的难题。该方法扩大了建模可利用的数据源,提高了建模的自动化程度,构建的模型质量得以提高。基于该方法开发了一个原型系统,并成功应用到北京市奥运场区的工程建设层三维地质建模中,结果表明该方法具有建立实际三维地质模型的能力。     

基于交叉折剖面的高精度三维地质模型快速构建方法研究

提出一种基于交叉折剖面的三维地质模型自动构建方法,重点解决模型构建中“高精度”和“快速”的难题。该方法扩大了建模可利用的数据源,提高了建模的自动化程度,构建的模型质量得以提高。基于该方法开发了一个原型系统,并成功应用到北京市奥运场区的工程建设层三维地质建模中,结果表明该方法具有建立实际三维地质模型的能力。     

在涡轮增压柴油机模拟计算中MPC边界的处理方法研究

本文介绍一种在用特征线法计算排气管内压力波时,模件式脉冲转换器(简称MPC)边界的计算模型。该模型考虑了排气支管内气体与管壁间的传热、摩擦,管段的变截面、弯曲、非圆截面等因素,同时将弯管损失系数折合成摩擦系数。变截面支管与总管连接处的边界按普通三分支边界处理,但根据MPC结构的特点,压力损失系数不再选用固定不变的常数,而是采用经过修正的稳流试验下得到的经验公式,在这些经验公式中,压力损失系数不仅与相连的各管段间的流速比有关,同时还和支管与总管间的夹角,各管段间的截面比等因素有关。这样处理不仅计算简单,而且能较好地反映排气管内的压力波动情况。此计算模型的合理性和可靠性已被在6135ZD柴油机上获得的试验结果所证实。     

扩展的局部Born近似的广义屏算子分析

三维叠前深度偏移广泛地应用于地下复杂地质体成像。当前工作量较大的三维成像问题一般采用基于射线追踪的克希霍夫积分方法,但该方法在处理复杂构造不足。虽然基于有限差分方法的全方程逆时偏移对存在剧烈横向速度变化的非均匀介质也具有非常好的成像精度,但是,把该方法应用于三维叠前深度偏移需要花费较多的机时和巨大的计算机内存容量;这些要求在目前是不现实的。为了寻求一种既方便快捷又准确可靠的叠前深度偏移方法,于是扩展的局部Born近似的广义屏算子在速度场中等程度横向变化情况下,能较准确地描述地震波场的传播过程,对较复杂的地质构造具有较好的成像效果。且该算子具有稳定、高效的优点。不过扩展的局部Born近似的广义屏算子是条件稳定的。但从稳定性和计算效率角度看,该偏移算子可用于目前复杂地质体叠前深度偏移初期处理。     

DDA模拟TBM破岩机理

TBM是现代隧道开挖的主要工具,掘进开挖在许多隧道中已得到了成功应用。目前,在国内许多施工过程中,由于地质条件极其复杂,岩体坚硬并且岩性变化大,导致TBM刀圈出现卷刀、崩口、断裂、刀圈移位磨蚀度偏大及空磨刀等现象,严重影响了挖掘进度和挖掘效益。针对这些问题,阐述TBM破岩的一般机理。在此基础上用DDA简单模拟岩体在各种结构面组合下有荷载作用的破坏,更直观反映破岩过程。     

一种快速的体剖面空间生成技术

提出超体元几何模型和相应的三维重构方法，制定了空间几何模型的判断准则和连接准则，并对截面与实体的空间关系进行了分析和归纳，基于三维模型简单的数据结构和拓扑关系，剖面生成算法可以快速自动地生成任意角度，任何方位的剖面及交叉剖面群，直观，准确地表达了三维对象的内部结构及其相互联系。     

A new Monte Carlo simulation of three-dimensional microstructures and their evolution in polycrystalline

A new Monte Carlo simulation method for studying three-dimensional microstructures as well as their evolution in polycrystalline materials has been set up. The algorithm is simple and flexible to apply. With the present method, kinetics of three-dimensional grain growth is accuratety reflected and the simulation efficiency is greatly improved. The simulation can not only be used reliably to analyze quantitatively the microstructures and their evolution, but also be used conveniently to observe microstructures as well as their evolution on the horizontal section and the sections at any angle to the horizontal plane, to measure the characteristic parameters in three dimensions and cross-sections, together with their relationships between the two systems, and to many other aspects.     

地层模型三维可视化建模及应用

根据地下水数值模拟的实际需要，建立一种基于三棱柱体体元的数字地层模型，给出相关的剖切算法和与之对应的数据结构，实现了复杂地质体三维任意剖切和显示等各项功能。实践证明。它能够满足水文学应用的要求。     

罗家地区砂砾岩体岩相特征及其分析技术

胜利油田罗家地区砂砾岩体具有多种岩性并存、成分复杂的特点。在缺少成像及特殊测井资料的情况下 ,以岩心、岩相分析结果为依据 ,对比了各种岩相的地质特征 ,总结了常规测井资料在砾岩沉积体中反映出的特殊的响应特征。用多测井参数交会法划分出砾岩相、砂岩相和泥岩相 ,用多元统计分析法划分测井相 ,建立了测井相与岩心、岩相的对应关系。赋予测井相与岩心资料类似的岩石结构特征 ,将砾岩进一步划分为颗粒支撑砾岩、杂基支撑砾岩、混合支撑砾岩 ,这有助于准确地划分储集层和非储集层。应用砂砾岩体岩相分析方法在计算机上处理了研究区内 4口取心井的资料 ,其处理结果与岩心剖面对比分析 ,符合率达到 87.5 %。这说明该方法可以在该区未取心井中应用。将研究区内 6 7口井的测井资料解释结果用于划分储集层和确定沉积相 ,取得了很好的效果。