鲜花形态建模与可视化技术研究

鲜花形态建模与可视化技术被广泛应用于计算机动画、游戏以及农学教学和科研等领域.以玫瑰花为研究对象,通过对玫瑰花形态结构的观测分析,建立了玫瑰花的三维几何模型.然后在VC + + 6.0下结合OpenGL图形库,绘制了玫瑰花的三维形态,并对其进行了着色、纹理映射、光照等处理,使建立的模型更加形象逼真,最后模拟了玫瑰花开放过程,从实验结果来看,模拟的玫瑰花开放过程具有较强的真实感.     

三维荧光区域积分法评估不同植物对溶解性有机物去除效果

以滏阳河复合人工湿地为研究主体,通过三维荧光光谱结合荧光区域积分方法、同步荧光分析方法,研究不同植物对溶解性有机物的净化效果。研究结果表明:滏阳河水体接纳城市污水后,蛋白类有机物为主要的污染物,占到了70.62%。不同植物对5个区域的有机物去除效果有所差异,6种植物中美人蕉对区域Ⅰ(酪氨酸类蛋白物质)去除效果较好,去除率达到了17.84%;水葱对区域Ⅱ(色氨酸类物质)的去除最好,去除率达到了26.97%;睡莲对区域Ⅲ(紫外区类富里酸)的去除率最高,为30.61%;香蒲对区域Ⅳ(微生物代谢产物)的去除率最高,为28.08%;香蒲和芦苇对区域Ⅴ(可见光区类富里酸)的去除分别达到了43.55%和42.30%。三维荧光光谱结合荧光区域积分方法,能够分析水体中有机物的相对变化情况,可以作为一种定量分析溶解性有机物的有效方法。     

基于立体视觉的三维立体模型全自动拼接方法

基于影像的三维立体模型重建时,如何自动地将部分模型拼接成完整模型是个亟待解决的问题。目前关于三维立体模型拼接大多限制在手动取两个模型上的公共点完成拼接。提出一种方法,能够全自动地、快速地、高精度地实现三维立体模型的拼接。与图像拼接类似,三维立体模型拼接也要经过特征点提取、特征点匹配、空间变换三个步骤。值得一提的是,在特征点提取时利用了三维重建时的点云数据、特征点匹配时利用了点与点间距客观不变、空间转换参数RT矩阵计算时提出了仅用四对精匹配点计算等方法,完成三维立体模型全自动、快速、高精度地拼接,拼接精度达到毫米(mm)级。     

三维数值流形法覆盖系统并行分区生成算法

三维数值流形方法（three dimensional numerical manifold method,3D-NMM）是岩土工程数值模拟中强大的数值方法之一。但一直存在接触判断困难、计算处理数据量大,效率低等问题。将并行计算技术应用于三维数值流形方法覆盖系统生成可以有效提升其覆盖系统的生成效率。详细研究了并行编程模式下三维数值流形法覆盖系统的生成算法。基于MPI分布式内存编程原理,将分区覆盖生成作为三维数值流形法并行覆盖生成基本思路。先采用规则粗六面体网格覆盖问题域,并利用Metis划分网格形成负载基本均衡的子区域,在原有串行算法的基础上设计了子区域覆盖系统的生成算法。并基于分布式内存存储模式下不同区域间数据传递需求,对本并行算法建立了界面信息传递算法,用以并行计算过程不同区域间中数据交流。最后,使用C++开发了基于布尔运算的三维数值流形单元及覆盖系统并行生成算法。算例表明此并行覆盖系统生成算法可有效提高三维数值流形法覆盖系统的生成效率及其应用规模     

基于波束形成的三维传声器阵列仿真

为研究基于传声器阵列的声源定位技术在户外环境下实现全方位、高效、便捷的声源信号定位,通过使用波束形成声源定位算法,在考虑传声器阵列的拓扑结构特性下,对各个三维阵列进行声源定位数值仿真。为验证不同阵列的传声器阵列定位效果,基于波束形成算法使用Matlab对相同阵元数不同分布阵型的三维传声器阵列声源定位进行仿真。结果表明：相同阵元数不同分布阵型的三维传声器阵列定位声源点的定位精度存在不同的差异,且基于波束形成的三维旋排球阵列传声器阵列在全方位声源定位中结果精确度最高。可见设计传声器阵列时,应该要充分考虑到阵元个数、阵列孔径的大小及阵元间距对阵列声源定位的影响。     

面向高精度互连时延分析的电路网表生成方法

面向高精度时延分析,提出基于场求解器电容提取的自动互连电路网表生成方法.通过分析三维互连结构数据,实现互连线网中导体块之间连接关系判断;然后用图的广度优先遍历算法重新排序导体块,最后结合电阻电容提取结构生成SPEF和SPICE两种电路网表.基于实际互连结构的实验验证了该方法的正确性和有效性.     

三维成像载荷地面快速融合处理方法研究

三维成像载荷是一种能够同时采集激光雷达数据以及CCD影像,并快速融合生成三维立体影像的新型载荷。在分析载荷工作原理的基础上,面向载荷的地面检校及成像试验,提出了一种针对该新型三维成像载荷的地面快速数据融合处理方法;并利用地面实测数据对方法进行了验证。结果表明,该方法能快速生成实验区的三维影像,同时也验证了该类型载荷对激光雷达数据与影像数据快速融合的能力。     

基于岩石铸体薄片图像的数字岩心三维重构

由于岩心三维重构的CT扫描方法成本高昂,提出一个基于光学显微镜下铸体薄片图像的数字岩心三维重构方法。研究对采集的铸体薄片图像进行图像处理获得重构的训练图像模板,再应用多点地质统计学进行图像模板特征提取与数字岩心三维重构。实验采用鄂尔多斯盆地苏里格地区的若干岩心样本进行效果测试,结果表现为三维重构后的数字岩心孔径尺寸分布与真实值趋势相同,孔隙度的相对误差均在8%以内。上述研究内容表明基于岩石铸体薄片图像进行数字岩心的三维重构是有效的。     

基于小波变换和小波神经网络的3D遮挡人脸识别方法

提出一种基于小波变换和小波神经网络的3D遮挡人脸识别方法.首先,对待检测人脸的深度图像进行小波变换,计算各层小波变换系数与数据库中平均人脸深度图像的小波变换系数之间的距离,通过阈值分割得到遮挡区域的二值掩膜,进而得到人脸的遮挡区域;然后,对非遮挡区域提取小波变换系数,构建小波神经网络分类器,依据小波网络的人脸空间距离进行3D遮挡人脸识别.仿真实验表明,该文方法对3D人脸的有意遮挡和无意遮挡的鲁棒性强、识别性能好.     

坡度对三维山丘风场特性及绕流机理分析

为研究坡度对山丘地形风场特性的影响,采用基于空间平均的大涡模拟方法进行了非定常绕流数值模拟研究。首先,通过与试验结果的对比,验证了模拟方法及参数的有效性;然后,研究了15°、21.8°、30°和45°四种坡度对山丘的近地绕流平均和脉动风速场的影响,着重从时均和瞬态流场角度进行了影响机理分析;最后,分析了坡度对地形加速效应的影响,并与不同国家规范结果进行了对比。结果表明：大涡模拟方法可以较有效地模拟不同坡度山丘的平均和脉动风速特性;不同坡度山丘迎风面处的平均和脉动风速场的变化规律基本一致,差异主要在山顶和背风面处。在山顶位置,随着坡度的增加,脉动风逐渐增大,以坡度30°为界,山顶处的流向平均风速呈现先减小后增大的趋势,背风面流动分离点逐渐向下游移动,引起涡旋中心位置逐渐向下游移动且远离山丘壁面。在背风面山腰近壁区,以坡度30°为界,当坡度较低时,随着坡度增大旋涡尺度不断增大,旋涡尾迹变宽,能量逐渐集中,流向平均风速逐渐减小,脉动风速逐渐增大;坡度大于该值时变化趋势则相反。不同坡度的地形加速效应趋势基本类似,主要差异在近壁区,结合各国规范本文给出了不同坡度地形加速效应的最大值曲线。