平面参数三次样条曲线的优化光顺算法

给出了基于Kjellander和离散曲率的平面参数三次样条曲线的一种优化光顺算法.首先介绍了离散曲率和Kjellander的光顺法,进而给出了一个带有修改因子λ的目标函数,并通过求解得到λ值和光顺后的型值点,最后得到光顺后的曲线.此法使曲线的曲率变化均匀,使光顺后的曲线与原曲线的偏差小,并且算法简单易行,计算量较小.     

一种过型值点的快速曲线造型算法

过型值点的曲线造型是CAD中很重要的内容,有许多的文献研究过。大多采用反求算法,当型值点数增加或实时设计时,由于型值点很多,会导致反求方程组的阶数很大,从而产生计算量太大的问题。根据光顺原理,提出了一种新的曲线形式作为曲线造型的基础,曲线过型值点,达到G2光滑。实验表明,光顺性很好,并且无须进行反求运算,有计算量少,速度快的特点。     

基于小波的B样条曲线局部光顺算法

针对传统的小波光顺方法只能进行整体光顺,而不能进行局部光顺的问题,根据小波的时频局部特性,提出了一种基于小波的B样条曲线局部光顺算法。该方法在“滤波”时,只去除原曲线中对“坏点”有影响的高频成分,而不修改那些对关键特征点有影响的小波系数,使得光顺后的曲线,不仅具有较好的光顺性,而且整体形状变化较小。同时讨论了“坏点”的选取、误差的控制、边界约束的处理等相关问题。     

C-Bézier曲线的光顺

在工业设计和反求工程中,曲线是形状设计和数据拟合的重要对象。曲线的光顺性对最终产品的外观质量有着直接影响。文章利用文献[1]构造出带有参数调配函数的模型,用其生成三次C-Bézier曲线。在能量法的基础上,研究了控制参数α对这种新曲线形态的影响,通过调整α和控制顶点使得曲线的能量最小,得到最优的光顺逼近曲线。通过最小二乘法和非线性泛函的极小值优化计算,对平面数据点进行光顺逼近,达到光顺的目的。该算法既可以对曲线进行全局光顺又可以进行局部光顺。最后给出了由数据拟合的C-Bézier曲线光顺的实例。     

实用船体型线设计系统的研发与功能实现

系统利用计算机图形平台来模拟船体数学放样和手工光顺,用Beta样条和B样条两种技术来拟合型线,实现船体水下部分型线的交互设计。系统可自动读取型值表中的数据,直观方便地进行各个站点型值点的参数化交互设计,实时记录和保存修改结果,自动更新后台数据文件型值表,并自动绘出水下部分船体型线。系统在绘图的同时自动生成曲线插值的数据文本文件和图形的DXF文件,使图形的输出可以方便与AutoCAD接口。     

B-样条曲面的局部形状改进算法

提出了一种双三次B-样条曲面局部形状改进算法。首先根据节点处三阶不连续性的近似局部光顺准则，选择曲面待光顺的节点；然后利用约束的最小二乘逼近法修改相应的局部控制顶点网，从而降低曲面局部的三阶不连续性，使局部形状得到改进。在详细描述算法原理后，给出了算法的实现步骤。     

一种选点法和能量法相结合的曲线光顺方法

将选点修改法和能量法相结合，提出了一种新的曲线光顺方法。和传统的选点修改法以及能量法的区别是：选点修改法每次只修改一个坏点，能量法一次性地修改所有控制顶点，而本文的方法则是用能量法一次性地修改所有对坏点有影响的控制顶点。数值实例表明，这是一种有效的曲线光顺方法。     

基于边缘曲线光顺的图像放大算法

针对常规插值方法在图像放大时图像轮廓模糊的问题,提出了一种基于边缘的图像放大算法。算法包括边缘曲线光顺和插值放大两个步骤。第1步使用能量优化方法,从离散的边缘曲线数据恢复成连续而光顺的边缘曲线,这些曲线将图像分为若干个区域;第2步基于这些光顺曲线,针对不同的区域分别进行图像插值放大计算。使用该方法得到的放大图像边缘清晰光顺,实例证明该算法产生的图像质量高于常规算法。     

自由曲面上曲线物理空间和参数空间互相转换算法

根据曲面曲线上的点与曲面参数域之间的对应关系,提出了一种实用的物理空间与参数空间的转换算法.曲面和曲线离散后,用迭代法求得曲线离散点列对应的曲面参数值,以求得的参数值为型值点在曲面参数平面上构造插值曲线,然后根据插值曲线细分曲面曲线可得到曲面曲线在曲面参数平面上更加精确的投影曲线.计算实例表明投影曲线映射到三维空间与原曲面曲线高度一致.     

基于粒子群优化算法的结构模型修改

结构模型修改已经演化为一个多学科的研究课题．在最优化框架内，应用了国际上最近提出的粒子群优化算法，该算法具有全局搜索能力并且不需要目标函数的解析表达式。对于一实际钢结构，利用部分和全部测量得到的模态数据进行了模型修改的实验研究．并与基于灵敏度分析、神经网络和遗传算法的模型修改方法进行了对比．以修改后模型计算出的模态数据与实验测得的模态数据的相似度来衡量模型修改的准确性。结果表明，在多数情况下，所提出的模型修改方法得到了最好的修改结果，因此，应用粒子群优化算法进行结构模型修改是可行的。     

基于有效交叉点搜索的点串等距边界环生成算法

提出了一种根据零件截面点串边界曲线生成等距加工轨迹的新算法。当点串边界曲线的等距环自交或内外环相交时,根据边界上交叉点的穿越深度判定出有效交叉点,在有效交点处的四段进出边中选取一对转角最大的进边与出边连入环中,形成环形加工轨迹。该算法已在自主开发的RPM数据处理软件中成功应用。该算法提高了已有数据处理软件的稳定性;并在此基础上实现了RPM的OFFSET加工轨迹的生成。     

On Self-growing Modeling for Curves

This paper presents a novel curve modeling method based on controlling rules of the shaping technique.The method describes the curve based on steplength and turning angle,and the characteristics of the curve near a point.Then it introduces the process to extract ″growing-rules″ for 2D and 3D curves described by familiar analytical expressions and curvature-torsion expressions.Examples of self-growing modeling for familiar analytical curves are presented.New curves are obtained by designing the grow-rules;co...     

基于三维点云聚类的坡度估计方法

为了提高火星探测器着陆时对坡度的估计精度,研究了一种基于三维点云数据聚类与随机搜索最优拟合平面的坡度估计方法。将通过激光雷达测量获得的三维点云数据进行稀疏表示,利用稀疏系数对数据点进行聚类与分割,划分子空间;对子空间中的数据点进行平面拟合,随机搜索最优拟合平面;根据最优拟合平面计算平面法向量之间夹角,其在数值上等于坡度角,从而完成坡度估计。实验表明:该方法可以对坡度进行较为准确的估计;与常用的坡度估计方法相比,相对误差较小。     

双曲柄多连杆压力机滑块运动曲线研究

采用杆组法,获取了双曲柄多连杆机构各铰接点处的位移方程,在ADAMS中建立了参数化仿真模型,研究了连杆长度、连杆夹角及偏心距改变时滑块位移、速度曲线的变化规律,有助于双曲柄多连杆压力机的研发.     

基于曲率弦高法的海量测量数据精简

针对视觉测量的点云数据过大而不利于计算和重构的问题,在分析视觉测量点云数据特征的基础上,将曲率原则和弦高法相结合,提出基于曲率弦高法的海量测量数据精简方法。该方法在考虑曲线曲率变化的基础上构建弦高函数,并通过迭代得到各测点变化的弦高值,再根据弦高法的数据精简原则确定需要保留的测量点。仿真实验表明,该方法在平均误差小于0.2 mm时,精简率为89.8%,能够有效地对海量点云数据进行精简,并实现精简后测点按曲面曲率的合理分布。     

Modulo 2pi fringe orientation angle estimation by phase unwrapping with a regularized phase tracking algorithm

The fringe orientation angle provides useful information for many fringe-pattern-processing techniques. From a single normalized fringe pattern (background suppressed and modulation normalized), the fringe orientation angle can be obtained by computing the irradiance gradient and performing a further arctangent computation. Because of the 180 degrees ambiguity of the fringe direction, the orientation angle computed from the gradient of a single fringe pattern can be determined only modulo pi. Recently, several studies have shown that a reliable determination of the fringe orientation angle modulo 2pi is a key point for a robust demodulation of the phase from a single fringe pattern. We present an algorithm for the computation of the modulo 2pi fringe orientation angle by unwrapping the orientation angle obtained from the gradient computation with a regularized phase tracking method. Simulated as well as experimental results are presented.     

A Novel Contour Tracing Algorithm for Object Shape Reconstruction Using Parametric Curves

Parametric curves such as Bézier and B-splines, originally developed for the design of automobile bodies, are now also used in image processing and computer vision. For example, reconstructing an object shape in an image, including different translations, scales, and orientations, can be performed using these parametric curves. For this, Bézier and B-spline curves can be generated using a point set that belongs to the outer boundary of the object. The resulting object shape can be used in computer vision fields, such as searching and segmentation methods and training machine learning algorithms. The prerequisite for reconstructing the shape with parametric curves is to obtain sequentially the points in the point set. In this study, a novel algorithm has been developed that sequentially obtains the pixel locations constituting the outer boundary of the object. The proposed algorithm, unlike the methods in the literature, is implemented using a filter containing weights and an outer circle surrounding the object. In a binary format image, the starting point of the tracing is determined using the outer circle, and the next tracing movement and the pixel to be labeled as the boundary point is found by the filter weights. Then, control points that define the curve shape are selected by reducing the number of sequential points. Thus, the Bézier and B-spline curve equations describing the shape are obtained using these points. In addition, different translations, scales, and rotations of the object shape are easily provided by changing the positions of the control points. It has also been shown that the missing part of the object can be completed thanks to the parametric curves.     

空气中爆炸冲击波曲线重建方法

为有效重建冲击波超压曲线,提出了一种空气中冲击波曲线重建方法,利用Gauss-Newton算法对实测冲击波曲线进行非线性回归,目标参数按梯度迭代获取最佳回归曲线,间接得到实测曲线的衰减系数;在地面以爆源为原点建立直角坐标系,测点曲线的峰值、衰减系数与测点坐标具有多项式函数关系,通过Zippel插值算法获取其中各项系数的全局最优解,反演未知测点的衰减系数及超压峰值,重建冲击波曲线。研究表明,重建曲线与原始曲线的平均误差在17%以内。     

逆向工程中圆锥体组件加工信息快速高精度检测与生成方法研究

提出一种圆锥体组件加工信息快速高精度检测与生成的方法。首先,使用Delaunay网格划分法对圆锥体组件点云数据进行处理,得到其三角网格模型;其次,利用最小二乘拟合方法计算圆锥体组件点云数据各空间点最近邻域平面及其法向量,并构建空间点与法向量之间的映射关系,再根据该映射关系提取锥角;最后,通过对圆锥体组件点云数据的整体形貌分析提取锥高,利用锥角与锥高之间的关系计算出底面圆半径,通过计算的方式快速得到圆锥体组件的高精度加工信息。实验结果表明:该方法与几何测量方法相比,圆锥体组件的锥角θ、锥高h和底面圆半径r的误差分别降低了77.64%、70.53%和73.48%,时间减少了81.74%,能够实现圆锥体组件快速高精度加工信息检测与生成。     

CAT IA曲面法向量和坐标转换的算法研究与应用

提出了一种新的算法用于实现VB语言对CATIA曲面法向量和坐标转换的二次开发。该算法基于方向余弦法和新坐标系轴上3个特殊点实现转换，巧妙地解决了CATIA提供给VB语言二次开发中用于测量角度的函数的不稳定性问题，规避了直接采用测量角度进行的一系列计算（如用角度来求方向余弦值），为CMM数据源的正确性提供了有力保证。基于该研究成果，现已利用VB语言成功开发出“CMM测量点采集辅助软件”，并取得了相关软件著作权。