一种新型地下管线方位测量与重建方法

在非开挖管道的探测中,由于管线的绝对位置难以测量,管道中心线的形状重建是一个关键性问题.提出了一种根据管道中心线在离散点上切线的空间方向角进行平面和空间形状重建的方法,通过两相邻离散点之间的空间位置关系,建立递推方程,以此将管道中心线形状重建出来.通过仿真算例验证该方法的重建误差在2%以内.同时也介绍了基于此测量方法的地下管线检测系统中传感头的设计,并进行了相应的实验,获得了良好的效果.     

埋地管道泄漏三维大地温度场仿真分析

考虑管道泄漏后渗流场与温度场耦合,建立了埋地管道泄漏前后的三维大地温度场的物理模型及数学模型,给出了合理的热力学及流体力学边界条件.采用FLUENT软件进行埋地管道泄漏前三维稳态温度场的数值模拟,在此基础上进行了埋地管道发生点泄漏的三维瞬态温度场的数值模拟.研究结果表明:埋地管道泄漏,大地温度场变化非常明显,泄漏点附近形成相当大的泄漏热影响区,该特征为光纤光栅温度传感技术及热红外技术检测埋地管道泄漏提供了理论依据.     

用单斜热线探针研究离心叶轮出口三维流场的计算机辅助测量系统

本文提出一套由单斜热线、等温型热线风速仪、探针移动及转动机构、多点采样脉冲分配器、采样保持器、模数转换器和IBM微型计算机组成的,用于测量叶轮出口三维流场和紊流特性的周期性多点采样测量系统。为了克服由于转速波动而引起的测点位置变化,本系统采用转速反馈的方法,即由转速对采样脉冲间隔修正的反馈系统,以减少测量误差。     

基于等距变换的三维点云相似性检测算法

本文研究目的是运用基于等距变换的三维点云相似性检测算法来为三维点云识别和分类问题提供新的方法.该研究方法利用投票空间的思想,认为相似的点对具有相同的等距变换.首先,通过B样条参数曲面拟合表达物体形状.其次,定义了一种主曲率和法向量组成的局部几何特征来匹配特征点对.计算点对特征之间的等距变换,将等距变换进行分类,比较同类等距下点对间特征的等距距离.最后,在每类等距变换下,对具有相同近似等距的点对进行基于PCA的聚类算法,从而得到相似点对之间构成的相似区域.实验研究结果显示在通过普林斯顿和TOSCA点云数据集下测试,对原始点云进行等距变换、噪声、降采样的处理后,能够检测到物体形状上的相似区域.研究结论:通过实验,验证了算法的可行性和鲁棒性,该方法简化了数据的预处理的过程,能够高效检测物体模型的相似性,对三维点云的分类和识别问题有着很好的应用前景.     

基于形状加权的三维模型特征提取算法

提出了一种基于形状加权的三维模型特征提取算法,同时考虑采样点与中心点间的距离,以及采样点所在三角面片面积大小,构建直方图获取特征描述符.该算法能够充分利用模型表面信息,提取步骤简单,时间消耗少.实验证明,利用本文算法得到的特征描述符进行检索,查全率和查准率都有明显提高.     

微切平面逼近三维散乱数据的研究

提出了三维散乱数据微切平面逼近的算法．基于曲面形状信息反映在三维散乱点集中，用三维点集中某点的邻域点集构造微切平面来近似表示该点处的局部形状，所有点的微切平面集合则构成了待构曲面的近似表示．通过欧几里德最小生成树对微切平面法矢方向进行调整使其达到整体一致性，该算法在三维散乱数据曲面重构中具有重要意义．     

可视化电磁检测系统的研究

可视化电磁检测系统由hemhez磁化器、大功率磁化电源、磁敏探头、弱信号放大处理机构、A/D转换器、计算机检测及可视化软件、缺陷定位标记机构等部分组成。在检测过程中,用电磁方法检取管道质量信息,由A/D接口卡对信号进行采样、量化,由计算机进行运算、分析和比较,识别出有危害的管道缺陷的参数、等级和位置,建立实时监控图形。与水压、涡流、超声及照相等方法比较,可视化电磁检测系统使对管道缺陷的检测具有直观明了、快捷方便等特点。     

结合XML技术的三维模型检索方法

文章提出了一种利用XML描述三维模型的基于内容的检索,详细说明了用XML描述的三维模型和各向异性预处理;在基于形状的特征提取上提出了一种改善检索精度的算法,该算法根据模型上任意3点组成的三角形与模型是否有交点,将采样的三角形分成2类,分别构建形状分布直方图,并将提取的特征值写入XML文档,省去了每次检索都要对模型库进行特征提取,整个算法提高了检索的速度与精度。     

一种复杂矢量面状实体的匹配方法

针对复杂面状实体要素匹配问题,采用一种公共边对象化的Douglas-Peucker改进算法对面实体形状进行简化,然后将简化后的面实体所提取的节点以及基于面实体周长的均匀采样点作为面实体轮廓特征点.利用提取的轮廓特征点,采取一种极坐标方法对面实体进行形状描述,并分别计算出同名实体在节点和均匀采样点处的距离差异,将获取两者综合差异作为最终匹配标准.通过实验对比分析可知,该方法能有效解决复杂面状实体匹配速度和准确率问题.     

基于最大几何特征谱求解的机构轨迹精简数值表示方法

首先针对一个与坐标变换无关的机构连杆曲线轨迹归一化形状函数,采用单谐波模型去拟合由任意间距分布点组成的归一化形状函数轨迹;然后在Lomb归一化周期图计算公式的基础之上,提出了基于最大几何特征谱求解的机构轨迹精简数值表示方法,其特点是可以有效排除轨迹采样点的速度分布信息;最后通过对实际算例的分析讨论,进一步验证了方法的有效性.     

三维探地雷达在城市市政管线渗漏探测中的应用

以城市给排水管网基地测试管道为对象,针对一根埋深0.6 m,直径100 mm水管,通过现场实验探讨三维探地雷达(GPR)探测管线渗漏的可行性。实验中在渗漏点附近沿垂直于管线方向布设了31条平行测线,采集了C扫描雷达数据。对比渗漏前后的二维雷达剖面以及雷达数据三维偏移成像图可知,三维探地雷达可更加有效地探测和识别地下目标几何形态,判断由于地下水管渗漏形成的周围土壤浸润区的范围和大小,从而确定渗漏位置。     

Content-based similarity for 3D model retrieval and classification

With the rapid development of 3D digital shape information, content-based 3D model retrieval and classification has become an important research area. This paper presents a novel 3D model retrieval and classification algorithm. For feature representation, a method combining a distance histogram and moment invariants is proposed to improve the retrieval performance. The major advantage of using a distance histogram is its invariance to the transforms of scaling, translation and rotation. Based on the premise that two similar objects should have high mutual information, the querying of 3D data should convey a great deal of information on the shape of the two objects, and so we propose a mutual information distance measurement to perform the similarity comparison of 3D objects. The proposed algorithm is tested with a 3D model retrieval and classification prototype, and the experimental evaluation demonstrates satisfactory retrieval results and classification accuracy.     

具有3D边缘保持的网面简化算法

研究用于计算机视觉领域的三维物体模型网面简化算法。该算法可物体形状和拓扑关系及物体表面法线、纹理、颜色和边缘等特征,是一种基于边操作（收缩,分裂）的网面模型的简化算法。该算法将网面不对称最大距离作为形状改变测度,在大量简化模型数据的同时,能有效地保持模型几何形状,拓扑关系、3D边缘点和边的特征,并能合理分布网面特点。     

基于局部字袋模型的三维部分形状检索方法

提出一种新的基于“局部字袋混合模型”表示的三维部分形状检索方法。该方法首先定义一种支撑范围相互重叠的三维局部字袋模型表示, 并在该形状表示下, 给出“推土机距离”的基础距离度量的定义, 并运用“层次匹配核”方法计算三维模型间部分相似性的具体步骤, 显著提高了原方法的效率和鲁棒性。在理论上证明了所提出的距离度量改进了整体字袋模型低估三维形状之间距离的问题。实验结果显示了该方法对三维部分形状检索的有效性。     

重力有压流长距离输水可靠性模拟

以重力有压流长距离输水系统为研究对象,采用水厂需水量满足程度作为系统可靠性的量化指标,建立输水系统可靠性模型,模拟分析了连通管间距对输水系统可靠性的影响.算例结果表明,随着连通管数目的增加,系统可靠度趋于稳定;同一连通管间距下,输水距离越大,系统可靠度越低;随连通管间距的减小,输水距离导致的可靠度差距逐渐减小.在保证输水系统可靠度要求的前提下,定量测算了不同输水距离下连通管间距的参考值,为科学设计长距离重力有压流输水系统,提高系统可靠性提供依据和参考.     

富水区隧道排水网络体系卸压能力研究

为研究富水区隧道排水网络体系对地下水的卸压能力,以豹狸岗隧道为研究背景,基于Flac3D软件进行三维差分建模,探讨水头高度与环向盲管间距对地下水渗流场的影响。结果表明：(1)环向排水盲管可显著削减二次衬砌上部背后水压,但对仰拱处水压力的削减作用可忽略不计;(2)提出了平均减压系数概念,盲管间距对二次衬砌上部平均减压系数影响显著,但对仰拱处平均减压系数基本无影响;(3)保持盲管间距不变时,平均减压系数基本不受水头高度影响。分析二次衬砌平均减压系数与盲管间距关系,揭示不同盲管间距对排水网络体系的卸压效果,确定最优环向盲管间距为5 m。     

由粗到精的三维人脸稀疏重建方法

针对传统三维人脸重建算法精度不高的问题, 提出一种由粗到精的三维人脸稀疏重建方法。根据稀疏形变模型方法对待重建人脸的部分区域显著点进行重建, 得到第1步重建结果, 并在此基础上进行后续重建。将第1步的重建结果作为新的参考模型, 求取待重建人脸与参考模型的特征点的坐标投影距离, 从而求取参考模型的形变因子, 完成最终三维人脸的重建。由于两步稀疏重建的作用不同, 对重建过程中参数的选取也采用不同方式。实验结果表明, 该方法能有效提高人脸重建精度, 同时保持较快的重建速度。     

基于加速多维尺度变换算法的三维模型形变规范型计算方法

针对如何建立可有效表示三维模型,使模型在大尺度形变过程中保持等距不变特性,并能保留原模型几何细节特征的形变规范型这一问题,提出基于加速多维尺度变换算法的三维模型形变规范型计算方法。生成包含有三维几何模型体积信息的四面体网格模型,避免形变过程中由体积变化引起的模型失真;使用最远点采样算法对原模型上的顶点进行采样,获取更具代表性的顶点;使用加速多维尺度变换算法得到原始模型的初始规范型;利用三维模型注册的思想,通过建立能量函数并计算最优解的方法将输入的四面体网格模型按照初始规范型的姿态进行形变,从而得到保留输入模型几何特征的形变模型。实验结果表明,以四面体网格模型作为输入,经加速多维尺度变换算法计算得到的初始规范型为基础,通过三维模型注册能量函数的最小化求解过程,可以构建出保留更多原模型几何细节特征的形变规范型。和已有算法相比,加速多维尺度变换算法计算三维模型形变规范型的方法更适用于处理具有复杂几何结构的三维模型,可以得到姿态更为自然的模型形变结果,普适性较高。     

圆管螺旋流的三维数值模拟

用数值计算方法研究圆管内带有局部起旋器的螺旋流运动,在流场计算中,利用有限差分法对柱坐系下的三维N－S方程组进行差分离散,建立了边界条件和初始条件下的三维计算模型,获得了计算区域内的流场信息,并将数值模拟的结果与实验数据进行了对比和分析,两者基本相符,为圆管螺旋流的研究提供了一条有效途径。     

双侧分支结构管道内粉尘爆炸传播规律

为探究粉尘爆炸在工业除尘管网中的传播规律,基于1m³粉尘爆炸测试系统和自主设计的双侧分支结构管道,对双侧分支结构管道内玉米淀粉爆炸火焰传播速度和超压峰值的变化规律展开研究.实验结果表明:三种粉尘质量浓度下,火焰在主管道内的传播速度随传播距离增加均呈持续上升趋势,双侧分支结构对火焰传播具有弱化作用,且距离点火端越近,弱化作用越显著;双侧分支结构的安装位置会影响管道内超压峰值,其在距离点火端较近时呈持续衰减趋势,距离点火端较远时呈先快速下降后上升再缓慢衰减趋势.以上研究为除尘系统的防爆设计提供参考和依据.