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。     

一种非刚性三维模型的尺度不变局部特征提取方法

提出了一种具有尺度不变性的非刚性三维模型局部特征提取方法,即基于局部多值模式的热核特征（local multilevel pattern based heat kernel signatures,LMP-HKS）.首先设计了一种适用于一维信号的基于局部多值模式的编码方法;然后通过对HKS特征的对数差分结果使用局部多值模式来计算特征直方图向量,以获得局部特征向量.该特征不仅保留了HKS特征的等距不变性、信息完备性及稳定性等优良特性,而且具有尺度不变性.与同样具有尺度不变性的SI-HKS特征相比,LMP-HKS特征对于非刚性三维模型的局部形状结构具有更强的描述能力.大量非刚性三维模型检索的实验结果验证了该局部特征的有效性.      

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。     

一种新的用于三维检索的快速邻域搜索方法

在传统的层次聚类算法上,对孤立聚类进行特殊处理,并在此基础上提出了与传统内容检索方法不同的三维模型索引检索技术.首先提取三维模型的深度图像特征并将特征值存入数据库;其次利用改进的层次聚类算法对特征值进行聚类并计算聚类中心值;之后计算每个三维模型内容特征与其所在聚类中心的距离并保存到数据库中,查询时计算待查询模型特征与各个聚类中心的距离并排序;最后在每个聚类里面进行检索,与聚类中心的距离位于待检索模型与该聚类中心距离的邻域就是查询结果.在该方法中,将每个模型特征与其所在聚类中心的距离作为其索引.实验结果表明,该方法在保证检索质量的基础上大大提高了检索速度.     

基于分割理论的三维模型检索算法

提出了基于分割理论的三维模型检索算法,在利用分割算法获取模型部件集合的基础上,提取表征模型部件全局分布和表征模型局部形状的两类特征,并综合计算不同模型间的相似性,从而获得模型间总的相似程度.实验结果表明该检索算法能够获得更精确的检索效果.     

基于张量子空间的三维模型特征提取及检索方法

为提高三维模型的检索效率, 针对三维模型特征提取方法进行了研究, 在多线性主成分分析(MPCA:Multi-Linear Principal Component Analysis)的基础上, 提出了一种加权多线性主成分分析(WMPCA: Weighted Multi-Linear Principal Component Analysis)方法, 并将其应用于三维模型特征提取中。 该方法首先将三维模型转化为多角度的二维投影图像, 然后从多方向上通过张量进行特征提取, 最后将提取到的特征应用到三维模型检索中。 对 Princeton Shape Benchmark 的实验表明, 该特征提取方法比经典的形状分布方法平均检索效率提高7%, 比传统的 MPCA 特征提取方法的平均检索效率提高 3%。     

基于形状相似的三维模型检索方法研究

在基于内容的三维模型检索方法中,基于形状的检索方法由于其视觉上的直观性和效果上的稳定性,得到了广泛的研究,本文提出了一种基于模型视觉投影图相似的形状检索方法,对任意模型通过坐标规范化,方向投影,提取其二维投影图像的Fourier描述符和Zernike矩描述符作为模型特征,在数据库中进行匹配检索.解决了该类方法中的投影图最优匹配的问题,并在检索效果和效率上取得了很好的结果.     

统计骨架信息的形状描述新方法

针对形状描述与识别问题,提出了骨架结构特征直方图,利用提取的形状骨架信息,解决了形状轮廓的起点选择、旋转、平移以及缩放等不变性。首先,计算每对骨架点关于骨架中心的测地路径长度比例特征和骨架点圆盘半径比例特征,然后结合上述2个特征统计构造直方图矩阵来描述图像形状。实验结果表明,该形状描述不仅具有刚性变化不变性,在一些非刚性变化下也能够实现高效率和高精度的形状检索。     

某潜艇模型不同潜深弹性形变阻力误差补偿理论

针对某型水密潜艇模型流体阻力进行研究。对该模型弹性体与刚性体结构流体阻力误差进行对比与分析。利用ANSYS对不同潜深工况下该弹性试验模型的结构形变量展开了分析;利用CFD计算流体力学k-ω湍流模型对该刚性体艇体水阻力特性进行了计算;通过ANSYS有限元与CFD流体分析相互结合,对该实际弹性体模型不同潜深水下变形量与水阻力进行了深入研究;通过数值分析高斯逼近方法建立了该弹性体模型试验阻力误差补偿理论。结果如下:①弹性体试验模型结构力学误差补偿能够较好地提高试验的准确性,在水深0～20 m工况下,最大误差减小1. 347%;②针对试验模型的弹性形变与刚性体的对比分析,首次提出了该弹性模型试验误差补偿理论,为CFD计算流体力学的准确性验证提供了更加准确的标准。     

隐马尔科夫模型在三维模型自动分类中的应用

针对三维模型的分类问题,提出了一种基于隐马尔科夫模型(HMM)和最大期望(EM)算法的三维模型自动分类方法。将HMM引入三维模型自动分类问题中使得更多先验知识在分类过程中被利用。算法首先对三维模型进行预处理和组合切分,并提取各切分部分的形状直方图特征。对形状直方图特征进行离散归一化后形成HMM模型在某一时刻的观测值,这些观测值将用来训练HMM参数。HMM参数通过EM算法进行估计。最后通过计算未知模型和各类模型的HMM参数间的最大后验概率,获得三维模型的分类结果。在HMM建模过程中利用HMM本身所具有的时序性来描述三维模型的空间几何结构和局部几何特征。实验表明该方法在三维模型自动分类中有较高的准确率。     

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。     

基于直方图的形状描述及骨架图匹配算法

考虑物体形状的多变性,给出了一种基于二维直方图的物体形状描述及骨架图匹配算法.该算法利用骨架长度和骨架上点的圆盘半径作为特征量来描述形状.首先基于二维直方图给出一种形状及骨架端点的特征描述方法,其次结合改进的最优子序列匹配算法实现骨架图的匹配.算法中的形状及骨架端点的特征描述在一些常见非刚性变换下具有不变性.实验结果表明,该算法能够实现一些非刚性变换下的物体形状的骨架图匹配和较高精度的形状检索,且复杂度较低.     

显微细胞图像分析方法的研究进展

阐述了图像处理技术在显微细胞图像处理领域的发展现状,包括显微细胞图像预处理算法、细胞分割算法、细胞跟踪算法、细胞形状变化分析、3D细胞图像分析等内容。 指出了显微细胞图像处理研究中的难点,如非刚体形状的描述,旋转、平移、尺度变化对形状描述影响的消除,3D形状信息的提取和压缩等。 并探讨了显微细胞图像处理由静态图像分析向动态图像分析,由2D图像分析向3D图像分析,由定性分析向定量分析的发展趋势。      

多特征融合的非刚性三维模型匹配算法研究

特征描述符是影响非刚性三维模型匹配结果的关键因素,而单一特征只能描述三维模型某一方面的信息.为了克服单一特征在模型匹配时的局限性,进一步提高模型匹配的精确度,通过引入信息论中信息熵的概念,结合各单一特征匹配时的结果,计算得到各特征的权值,对多种特征(如热核特征(HKS)、能量分布特征(WKS)和模型表面积特征等)进行融合,作为非刚性三维模型匹配的特征.最后在SHREC’2014提供的标准测试数据集上进行试验,并与单一特征描述符的结果进行对比,验证了多特征融合得到的特征描述符要优于任一单一特征描述符,可以应用于非刚性三维模型检索系统中.     

基于STL的约束不完全Delaunay四面体剖分

基于STL(STereo Lithography)文件描述的实体造型,应用插入多边形操作技术对实体表面进行二维Delaunay三角网格剖分,形成空间离散点集和新的约束边界;采用换面操作方法实现离散点集的Delaunay四面体构型;采用四面体外接球心和内切球心加权平均的坐标点加密四面体网格;在边界恢复操作中,采用2D-3D联动优化的方法实现边界一致性恢复,对难以恢复的局部区域,放弃Delaunay 空球准则,进行特殊处理,从而实现表面约束的不完全Delaunay四面体剖分.实例表明所提出的算法具有很好的适应性.     

含一弹性索的二索并联机构动力学系统的Brunovsky正则形式

提出一种含一弹性索的二索牵引并联机构,推导该机构的动力学系统。用微分代数及为经准静态线性化反馈来线性化的一般化控制器形式这两种不同方法推导获得了与原机构系统动力学状态方程等价的具有Brunovsky正则形式的线性系统。这两种方法本质上是一致的,侧重点都是在寻找原系统的一个微分k-同胚,然后在其基础上获得用新的状态坐标表示的与原系统对等的Brunovsky类型正则形式;差异在于研究工具和具体推导过程不同:第一种方法用微分域扩张表示机构动力学系统,而用代数闭合及微分闭合一致来获得与原系统对等的Brunovsky类型正则形式;第二种方法是用无限维微分几何将机构系统的状态方程限制成呈块三角结构的、带有一般化的控制系数非线性控制器形式,通过对该非线性控制器采用一种特殊的准静态反馈就,即可获得与原状态方程等价的具有Brunovsky正则形式的线性系统。可在具有Brunovsky正则形式的线性系统上开展该机构的末端轨迹跟踪控制问题,设计合适的反馈控制器。     

三山岛金矿采场顶板危岩体推测方法

在应用三维岩体不接触测量系统对采场顶板岩体结构面的几何特征参数进行识别基础上,自行研发三维岩体节理建模与分析系统,构建采场顶板三维岩体结构面空间分布模型.依据采场顶板岩体结构面的几何特征参数和延伸节理等结构面的空间特征,通过延伸节理等结构面的空间交汇,识别采场危岩体赋存的空间位置、形态、体积等,并对采场顶板危岩体稳定性进行判断.应用上述研究成果,对三山岛金矿新立矿区40055#采场顶板结构面进行现场测量,确定采场顶板危岩体空间赋存位置,为采场顶板稳定性分析和危险性评价提供更加真实、可靠的数据支持.     

红外/微波波束合成器近场均匀性分析

针对矩量法（MoM）计算电大尺寸介质近场分布的低效率,提出使用口径场积分法（AFIM）分析红外/微波波束合成器近场均匀性,对比表明,AFIM相对MoM偏差小于10%,计算时间从数小时缩短至数秒.以电场分布曲线的标准差为均匀性指标,计算表明波束合成器近场均匀性关于D2/λL成负幂函数关系（D为波束合成器口径,L为近场距离,λ为波长）.将该负幂函数用于波束合成器外形尺寸优化,优化结果通过MoM进行验证,相对偏差小于10%.      

计算机辅助投射条纹系统在三维形状测量中的应用

叙述了计算机辅助投射条纹系统在三维物体形状测量中的应用 ,提出了引入虚参考平面的方法 ,为形状测量的实用化创造了良好的环境。该系统采用计算机生成和视频投影仪投射条纹 ,为提高形状测量精度 ,引入了相移技术 ,从而使得测量过程快速、方便。为进一步提高精度 ,还采用了自动参数确定方法 ,即结合对已知尺寸物体进行的标定实验 ,在设定调整范围和步长的基础上根据测量结果对部分参数进行自动调整。文中还就其它提高精度的方法进行了研究 ,并例举了多个测量实例 ,误差小于 0 .5 % ,最后讨论了系统的应用途径。实验表明 ,该方法是一种可行的三维形状测量技术