空间直线生成的分段画线算法

利用直线在两个坐标平面内的投影将二维直线生成的分段画线算法推广到三维空间,得到空间直线的生成算法.比较传统的三维直线生成算法效率更高,精度较好,可用于三维图形图像的处理、数控加工的空间直线插补和运动控制等方面.     

有限元模型中自由度层次的带宽优化算法

为提高有限元分析的计算速度,针对有限元模型中节点在整体结构自由度向量中参与自由度个数不等的情况,建立了自由度层次的带宽优化算法．根据自由度的邻接关系设置邻接矩阵,由邻接矩阵建立树层次结构,并利用顶点可移动判据对树宽进行优化,对树层次结构中的同层顶点按照未编号下层度的升序编号．该方法无需人工干预也能获得Burgess算法的最优带宽,能解决有限元模型中同时使用多种单元、主从节点或非节点连接技术引起的带宽优化问题．     

面向三维重建的视图坐标转换

结合面法几何学和工程制图的投影原理和制图规则,讨论了一二维坐标系下的各视图图形坐标到空间投景坐标的转换策略,通过引入二维半中间坐标系推导出了映射算子,并建立了各视图间对应点坐标在统一二维坐标系下的联动约束关系。     

二维结构的有限元网格自动生成算法的研究

对二维结构有限元网格的生成技术进行了探讨，从直边四边形区域的单元生成到曲边四边形区域的节点坐标映射，再到复杂二维结构的拼装，提出了一种比较完整的有限元网格自动生成算法，并给出了内燃机活塞网格生成的实例，结果表明，该算法对于内燃机活塞这样的复杂二维结构具有较强的建模能力。     

投影寻踪在公路工程评标中的应用

基于投影寻踪技术综合评标的新思路,即采用高维降维技术——投影寻踪分类模型,利用实码加速遗传算法优化其投影方向,将多维数据指标(样本评价指标)转换到低维子空间,根据投影函数值的大小评价出样本的优势     

基于粒子群算法的投影寻踪分类模型研究

投影寻踪分类模型将高维分析问题的数据投影到最佳投影方向上,将其转化为一维问题进行分析研究,其实质是一种降维处理技术,以达到在低维空间分析高维非线性数据的目的．寻找最佳投影方向是一个优化搜索过程,PSO算法可以有效地应用于投影寻踪分类模型中最佳投影方向的搜索．用最佳投影方向计算样本数据的最佳投影值,根据K-均值聚类算法对投影值进行聚类,获取聚类结果．     

结合概率搜索定界的入度统计最短路径算法

Dijkstra 经典最短路径算法包括大量的排序运算,且需要对图中所有顶点进行计算,效率较低.本文针对有向网络,提出了与概率搜索定界结合的入度统计最短路径算法.该算法通过按概率搜索得到一条较短路径,依据路径长度和有向网络结构特征确定和顶点序号相关的节点阻抗最大值;采用入度统计算法代替经典的标号算法,在计算过程中根据节点阻抗最大值,采取一定方式剔除无效顶点(不在最短路径内的顶点),简化网络结构.本文提出的算法不需要进行排序运算,简化了运算过程,并且可以剔除大量的无效顶点,降低了网络复杂度.算例分析表明,相对于Dijkstra算法,结合概率搜索定界的入度统计算法大幅度提高了运算效率,具有实用性.     

基于旋转变换的平面体轴测草图三维重建方法

为了提高单幅线图的三维物体识别重建效率,并保证优化算法的收敛性,基于划整为零、分而治之的策略,首先把单幅线图划分为若干封闭线框,然后按其连接关系进行分组,随后针对各组线框所表征的面片进行三维重建计算,把一个整体优化问题转化为若干局部优化计算问题.在此基础上,分析构造了适用于局部优化识别重建的计算准则,提出了基于旋转变换的分步求解方法.通过子面片绕其父面作旋转变换,利用局部优化准则完成同级子面片的重建计算,根据线图中各线框表征的面片之间的级联关系逐级向下传递,实现全部面片三维重建.算例测试表明,本文方法适于多面体的三维重建,且平均计算效率较全局优化方法高出20%.     

基于列生成算法的电动公交车辆调度计划优化研究

在公交运营规划过程中,公交车辆计划问题是编制时刻表和调度驾驶员的连接纽带,是公交运营规划过程中的关键问题.相对于传统公交车,电动公交车具有绿色环保,运营里程短,充电资源少等特点.在运营规划方面,电动公交车车辆计划模型约束多,计算难度大.本文应用整数规划,网络流等基本理论,将车次任务,公交场站,充电站作为节点,将车次间的空驶作为边,把电动公交车的车辆计划问题转化为网络模型.在网络模型的基础上应用列生成方法,对电动公交的车辆计划问题进行求解.在实验部分,将列生成算法分别应用于随机生成数据和实际数据.实验结果中,列生成算法结果相比现在使用方案最多节省了1 辆电动车,成本优化最高为8.3%,表明列生成算法在求解电动公交车辆计划问题时效率高,优化结果较好.     

基于蒙特卡洛随机采样的土石混合体数值模型构建方法

土石混合体是一种在自然界中广泛存在的典型非均质岩土材料,建立与之对应的精细化模型是目前开展土石混合体数值计算的重要手段。在土石混合体模型随机生成的过程中,块石间的位置关系判定是极其重要的一个步骤,2个块石在二维平面内的位置关系有相离、接触、相交、内含4种情况,需要分别考虑。首先基于蒙特卡洛随机采样生成了一批任意形状的块石,然后基于AABB包围盒提出了块石位置关系判别算法,并基于此进行土石混合体模型的构建。土石混合体模型和均质土体模型的直剪试验结果表明:均质土体的剪切带较为规则平直,土石混合体的剪切带则较为宽厚和曲折;土石混合体的抗剪强度较均质土体有较大提升。     

Reconstructing Wireframe Model of Curvilinear Objects from Three Orthographic Views

An approach for reconstructing wireframe models of curvilinear objects from three orthographic views is discussed in this paper. The method for generating 3D conic edges from 2D projection conic curves is emphasized especially, which is the pivotal work for reconstructing curvilinear objects from three orthographic views. In order to generate 3D conic edges, a five-point method is firstly utilized to obtain the algebraic representations of all 2D-projection curves in each view, and then all algebraic forms are converted to the corresponding geometric forms analytically. Thus the locus of a 3D conic edge can be derived from the geometric forms of the relevant conic curves in three views. Finally, the wireframe model is created after eliminating all redundant elements generated in previous reconstruction process. The approach extends the range of objects to be reconstructed and imposes no restriction on the axis of the quadric surface.     

Calibration for 3D Structured Light Measurement

A calibration procedure was developed for three-dimensional(3D) binocular structured light measurement systems. In virtue of a specially designed pattern, matching points in stereo images are extracted. And then sufficient 3D space points are obtained through pairs of images with the intrinsic and extrinsic parameters of each camera estimated prior and consequently some lights are calibrated by means of multi point fitting. Finally, a mathematical model is applied to interpolate and approximate all dynamic scanning lights based on geometry. The process of calibration method is successfully used in the binocular 3D measurement system based on structured lights and the 3D reconstruction results are satisfying.     

数控加工中心虚拟系统的设计

介绍了数控加工中心虚拟系统特点,功能要求,构架了系统的框架,对系统的各个模块的实现进行了详细的阐述.采用了三维造型软件实现了机床的几何模型,使用实体造型构建了工件模型,开发了基于3D平台的刀具轨迹模型.对系统的编译系统做了简略的介绍.     

基于3D CNN的道路视频交通状态自动识别

为了从视频直接有效地提取交通信息,提出了基于三维卷积神经网络 （3D convolutional neural networks,3D CNN）的交通状态识别方法.首先,以C3D （convolutional 3D）深度卷积网络为3D CNN原型,对卷积层数量与位置、平面卷积尺寸及三维卷积深度进行优化调整,形成了37个备选模型;其次,建立了视频数据集,对备选模型进行系统的训练测试,提出了交通状态识别模型C3D*;然后,对C3D* 和现有三维卷积网络模型进行视频交通状态识别测试分析;最后,对比测试了C3D* 及常用二维卷积网络的交通状态识别效果. 对比结果显示:针对视频交通状态识别,C3D* 的F均值为91.32%,比C3D、R3D （region convolutional 3D network）、R (2+1) D （resnets adopting 2D spatial convolution and a 1D temporal convolution）分别高12.24%、26.72%、28.02%;与LeNet、AlexNet、GoogleNet、VGG16的图像识别结果相比,C3D* 的F均值分别高32.61%、69.91%、50.11%、69.17%.      

基于动态流场数据的虚拟港口建模方法

为了实现港口数字化升级，提出了一种基于动态流场数据的虚拟港口建模方法；采用三维重建模型从无人机倾斜摄影影像数据中重建了港口几何特征，获取高精度三维模型；引入了基于二次误差度量的边折叠算法简化模型，以避免数据量过大致使渲染效率低的问题；分析了欧拉法数值计算过程中的高耗时环节，建立了神经网络模型学习流场演化特征，加速投影项计算得到实时变化的流场数据，通过流场数据驱动水流动态渲染，结合光滑粒子流体动力学方法表现水流与船舶、陆地的交互动态，在保证渲染实时性的同时，提高渲染真实感。研究结果表明:重建的港口三维重建模型顶点数量可达3 320 937个，重建的网格模型在Meshlab中渲染频率为78.7 Hz；经过模型简化降低90.0%的模型顶点数量后，模型顶点数量缩减为332 836个，渲染频率提升至108.7 Hz，模型简化后几何误差小于2.0%；在256×256的流场网格下，采用神经网络加速的网格流体计算方法所得水流速度场平均更新间隔约为17 ms，平均仿真精度为88.6%；通过开源图像引擎驱动流场数据和港口三维模型，平均渲染频率可达50.5 Hz。可见，该方法可有效解决高精度实时渲染中的关键问题，以达到仿真精度与渲染效率间的动态平衡，在精度损失较小的情况下实现较高精度的虚拟港口建模与实时动态仿真。      

Model-based gait representation via spatial point reconstruction

This paper proposed a novel model-based feature representation method to characterize human walking properties for individual recognition by gait. First, a new spatial point reconstruction approach is proposed to recover the coordinates of 3D points from 2D images by the related coordinate conversion factor (CCF). The images are captured by a monocular camera. Second, the human body is represented by a connected three-stick model. Then the parameters of the body model are recovered by the method of projective geometry using the related CCF. Finally, the gait feature composed of those parameters is defined, and it is proved by experiments that those features can partially avoid the influence of viewing angles between the optical axis of the camera and walking direction of the subject. Foundation item: the National Natural Science Foundation of China (No. 60675024)     

有向图理论在工序排序决策中的应用

为了建立有效的工序排序决策模型，运用有向图理论，用有向图的节点描述加工特征，用有向边描述加工特征之间的基准关系，从而有向图上经过所有节点且没有环路的有向路径即为可行的工艺路线．为了便于计算机处理，将有向图用矩阵表示，通过有向图矩阵的乘法运算搜索最长的有向路径．如果最长的有向路径没有包括所有节点，可以根据基准关系，将最长有向路径外的节点插入，得到最终的工序排序结果．     

基于金字塔特征融合的二阶段三维点云车辆检测

针对三维点云鸟瞰图特征提取不充分导致车辆目标检测性能欠佳问题,本文提出一种基于金字塔特征融合的二阶段三维点云车辆目标检测算法。首先通过降维处理并利用体素占用编码原始三维点云,得到二维特征图输入;然后,利用上采样网络传递高层语义特征,下采样网络传递低层位置特征,构建一阶段金字塔网络结构提取车辆目标特征;最后,通过候选区域提取层得 到不同尺度的候选区域,利用兴趣区域池化层对齐各候选区域尺度,并采用全连接层融合多尺度特征,提取不同感受野下车辆目标特征;此外,在损失函数方面,补充正余弦角度损失并加权到总损失函数中,优化车辆目标航向角预测。基于KITTI公开数据集的实验分析表明,本文算法相较基准网络能够有效补充三维点云鸟瞰图特征提取,在不同难度的检测任务中平均检测精度提高 了5.07%~8.59%。     

基于GIS的交通信息发布系统数据库设计

为构建基于GIS的交通信息发布系统数据库,采用空间数据与属性数据相分离的数据库结构,利用数据捆绑和ODBC动态连接技术实现数据之间的互访．在数据库设计中,提出了基于联机处理和基于车道的两种数据模型设计方法．通过对交通信息发布实验系统的运作表明,该种数据库设计方法能明显提升系统运行效率．