三维几何约束建模的研究与实现

以空间机构运动学为借鉴 ,采用对偶角和旋量对三维几何形体的空间位置进行描述 ,给出了基本几何约束关系的表达 ,并采用有向图来表达装配关系 ,进一步用面向对象方法实现了几何约束系统的设计和集成 .     

空问信息处理过程建模研究

大型GIS应用往往涉及复杂的空间信息处理过程，良好定义的过程模型将有助于合理规划和管理GIS应用的设计和实施。通过分析其基本特性，给出空间信息处理过程的形式化定义，空间活动、过程数据和关系流是其中基本的组成要素。在此基础上，定义空间信息处理过程元模型。并讨论其完整性约束规则，其中空间语义是核心的约束条件。通过以上工作规范空间信息处理过程的表达，并实现GIS应用的过程建模，进而可以有效结合工作流技术，解决大型空间应用的管理控制问题。     

可重构星球探测机器人的运动学建模及轨迹规划

提出了可重构星球探测机器人的概念，对系统中子机器人的研究进行了重点论述．通过设计恰当的子机器人连杆坐标系，利用Denavit-Hartenberg方法完成了子机器人的运动学建模，并直接给出了子机器人的运动学正解模型．由于使用单一的求解算法不能求出工作空间的封闭解，因此综合利用代数法、几何法原理及空间投影关系，结合子机器人的结构特殊性推导出了运动学逆解，从而得到了工作空间内的所有解．在此基础上，考虑结构间的约束关系，给出了子机器人的工作空间及轨迹规划方法．最后，使用OpenGL对设计的子机器人系统进行了运动学仿真实验，实验以末端操作器的直线运动为例，充分考虑空间几何的关系，其结果有效地证明了建模及轨迹规划的正确性。     

CSG方法在建筑物三维建模中的应用研究

介绍了数字城市的框架体系和三维城市模型的建模过程,探讨了城市建筑物的CSG建模方法。该方法先根据建筑物的特征抽取CSG体素,然后将这些体素进行空间几何变换和正则布尔运算,形成建筑物的三维空间几何模型,进而表达建模过程和建筑物内部的空间拓扑关系。     

关于CAD产品的参数化设计方法的探讨

探讨了在CAD产品的参数化设计过程中几何约束关系的提取和表达、几何约束的求解以及参数化图形库的构造     

基于关系的全参数化图形建模方法与实现

在分析图形实体几何约束的基础上，总结了基各种关系构造图形实体集合的基本图素类型，提出了一种基于关系的参数模型，建立了用基本图素类型构造图形之间关系相连的满的图形实体集合的数据结构，并在ＰＣ机上采用面向对象编程技术用ＶｉｓｕａｌＣ＋＋完成了具体的存储和运算，实现了全参数化图的建模，编辑和拓扑结构的修改及尺寸驱动。     

影像辅助下基于地面LiDAR的建筑物特征精细提取方法

面向建筑物精细建模,探讨了在影像辅助下基于地面Li DAR的建筑物几何特征精细提取方法.首先在基于梯度方向进行建筑物特征初步提取的基础上,引入建筑结构完整性约束规则,进行了特征边缘线段合并与角点处特征线的闭合处理.然后利用影像与Li DAR点云配准关系将建筑物影像特征线映射到三维点云空间,即获得影像三维空间坐标.在此辅助下,最后通过估算点云法向、曲率,得到精细的几何特征,从而更好地表达地理场景中的建筑物.研究实例表明,本文的特征提取方法严谨可靠,能有效提高点云特征提取的效率和精度.     

一种新的参数化设计方法

本文引入可用约束、特定元素，双向约束等概念，通过建立网状数据结构表达几何元素，几何约束求解方法－基于推理的代数法。该方法把代数法和几何推理有机地结合在一起，其推理过程采用普通算法而洋是人工智能的方法，方程组的求解转化为几何元素的相切和相交等运算。     

UML-G:针对地理信息应用的面向对象建模语言

在分析其他学者的针对GIS的建立的OO(Object-oriented)模型基础上,基于目前已经成为建模技术标准的UML,并利用其扩展机制,包括构造型、标记值和约束,对UML进行扩展,定义了针对地理信息应用的面向对象建模语言UML-G,描述了UML-G的元模型,并采用UML-G对空间对象和空间关系的模型表达进行了研究,包括简单空间对象、覆盖对象、复合空间对象、时态空间对象以及空间关系的表现.通过分析以及相关实例的表述,表明UML-G可以很好地在GIS开发过程中使用,从而使得模型更加简洁并具有更好的表现能力.最后指出了进一步的研究方面.     

基于几何元素的具有影像纹理的：三维空间数据模型

基于对城市三维地理信息系统中复杂对象进行描述，以及三维空间查询和影像纹理真实化表达的需要，将空间现象抽象为点对象、线对象、面对象、体对象、数字地面模型和栅格影像6类。基于点、直线段和面片3类几何元素，建立了具有真实影像纹理的三维地理信息系统的空间数据模型，并给出了其数据存储结构。理论分析表明，该模型不仅可以表达规则对象，也可以表达非规则对象，同时还可以依据模型中隐含定义的几何元素之间的拓扑关系，方便地推求空间对象之间的空间关系。相对于矢量栅格集成的数据模型而言，该模型把三维几何建模矢量数据和影像纹理栅格数据分开存储，可以方便地在关系数据库中予以实现，同时，采用基于面片几何元素的形式很容易实现空间面对象或体对象的不同侧面的影像纹理贴加。     

空间物体点接触纯滚动的几何意义

空间物体间点接触纯滚动的相互作用一般包含非完整约束, 而约束所限制的虚位移通常采用速度水平的 Appell-Chetaev 条件给出, 因此点接触纯滚动约束对应的几何意义并不直观。作者从多体系统中两物体沿其轮廓面做点接触纯滚动的问题出发, 探讨此类非完整约束对应的几何意义。首先, 提出两物体保持点接触的充分必要条件, 并以球–面系统为例推导接触时的约束方程。然后, 由空间物体点接触纯滚动的几何和速度约束, 推导此时满足的两种几何限制条件。结果表明, 采用两种几何条件获得的虚位移与速度约束的Appell-Chetaev 条件相同。因此, 可以认为保持点接触纯滚动的空间两物体在位形空间受到两种几何条件的约束限制。     

求解并联机器人工作空间的迭代搜索法

分析了并联机器人分支运动链与手部平台之间的几何约束关系，提出了子工作空间限制条件，通过平台姿态调整和步长变化，求得并联机器人工作空间边界．这种迭代搜索法不需要进行优化数值计算，求解过程简单，计算速度快     

一种处理空间实体约束的空间聚类算法

分析了现有处理空间实体约束的空间聚类算法,提出一种处理空间实体约束的空间聚类算法SPOC.该算法对具有空间实体约束的空间对象进行聚类时,利用空间关系中的方向关系来选取新的中心对象,同时利用回溯的、非几何的方法求解障碍空间中两个空间对象间的障碍距离,实验表明算法SPOC是一种有效的处理空间实体约束的空间聚类算法.     

工程图的几何位置计算方法

本文在分析工程图中的尺寸关系的基础上提出了尺寸的概念。尺寸树不仅直观地表达了图形中尺寸基准的相互关系，而且反映了几何元素的位置与尺寸的关系。根据尺寸树与尺寸所约束的几何无素的位置关系，本文提出了一种工程图的位置计算方法。该方法能有效的计算尺寸链中几何元素的位置。     

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。     

空间信息处理过程建模研究

大型GIS应用往往涉及复杂的空间信息处理过程,良好定义的过程模型将有助于合理规划和管理GIS应用的设计和实施。通过分析其基本特性,给出空间信息处理过程的形式化定义,空间活动、过程数据和关系流是其中基本的组成要素。在此基础上,定义空间信息处理过程元模型,并讨论其完整性约束规则,其中空间语义是核心的约束条件。通过以上工作规范空间信息处理过程的表达,并实现GIS应用的过程建模,进而可以有效结合工作流技术,解决大型空间应用的管理控制问题。     

基于几何代数的彩色图像相似度量与边缘提取

面向彩色图像边缘提取问题,引入具有多维统一表达特征的几何代数理论,利用几何基编码实现了对彩色图像颜色空间和特征空间的集成表达与相互映射;利用几何代数空间中颜色空间和特征空间的整合表达,构建了图像的特征描述和相应的运算算子;根据饱和度相对光源亮度值的不变特性,基于饱和度算子实现了彩色图像的颜色特征描述;设计了基于反射算子和几何积的颜色向量相似性度量算子;利用Clifford卷积实现了融合亮度信息与饱和度信息的彩色图像边缘提取.本文提出的彩色图像边缘提取算法可兼容标量模板和向量模板,并可支撑基于阈值的边缘提取特征约束.案例研究表明,论文的边缘提取方法在提取边缘结果的结构保持性和信息完整性上都具有较为明显的优势.     

可重构混联机械手模块Tricept与TriVariant的误差建模与性能比较

对于少自由度并联构型装备，必须通过误差建模将影响末端可控和不可控误差的几何误差源进行分离，从而指导机构的精度设计和运动学标定。以5自由度混联机械手模块Tficept和TriVariant为对象，研究了一种少自由度并联构型装备的误差建模方法。该方法可有效分离出影响末端不可控误差的几何误差源，从而得到仅需控制恰约束支链的制造和装配误差，有效抑制末端的不可控姿态误差。研究结果表明，对于等同的任务空间和相同的尺度参数，两机械手具有相近的精度性能。     

面向虚拟装配公差建模方法的研究

阐述了虚拟装配系统中公差建模的基本方法,建立了零件尺寸公差与装配体配合公差的模型,利用约束关系图表达了零件尺寸信息与装配体配合关系信息,利用尺寸公差模型与约束关系图通过有关算法生成装配尺寸链。     

基于几何元素的具有影像纹理的三维空间数据模型

基于对城市三维地理信息系统中复杂对象进行描述 ,以及三维空间查询和影像纹理真实化表达的需要 ,将空间现象抽象为点对象、线对象、面对象、体对象、数字地面模型和栅格影像 6类。基于点、直线段和面片 3类几何元素 ,建立了具有真实影像纹理的三维地理信息系统的空间数据模型 ,并给出了其数据存储结构。理论分析表明 ,该模型不仅可以表达规则对象 ,也可以表达非规则对象 ,同时还可以依据模型中隐含定义的几何元素之间的拓扑关系 ,方便地推求空间对象之间的空间关系。相对于矢量栅格集成的数据模型而言 ,该模型把三维几何建模矢量数据和影像纹理栅格数据分开存储 ,可以方便地在关系数据库中予以实现 ,同时 ,采用基于面片几何元素的形式很容易实现空间面对象或体对象的不同侧面的影像纹理贴加。