应用BP神经网络实现基于等高线图像的CFD地形网格

针对目前生成CFD地形网格时计算量大且精度不高等问题,提出一种基于BP神经网络的CFD地形网格生成方法:将扫描数字化和线状要素提取相结合获取的等高线二维矢量矩阵作为训练样本,生成BP神经网络模型;通过Matlab实现BP神经网络的构建、训练与仿真,拟合出未在等高线上的点的高程值,建立高程DEM栅格矩阵,获得地形三维数据;在网格划分软件Gambit中进行网格生成与优化,生成精细的三维地形网格.实例验证表明,基于BP神经网络模型生成的CFD地形网格精确度高,建模效率也较高,适合CFD模拟工程的应用.     

网格生成技术及其应用

网格生成技术是流体机械内部流动数值模拟中的关键技术之一,直接影响数值计算的收敛性,决定着数值计算结果最终的精度及计算过程的效率。本文在分析大量文献的基础上,对流体机械CFD中的网格生成方法中的结构化网格、非结构化网格以及混合网格进行了阐述,并对ICEM CFD网格生成技术应用进行了说明,在最后对网格生成技术进行了总结和展望。     

飞机设计中网格生成方法对计算自动化和及时性的影响

以飞机翼身组合体作为计算的几何模型,研究了结构化网格和非结构化网格两种方法对计算自动化和及时性的影响.结果表明:分区结构化网格方法计算结果精确度好,但生成网格耗时、费力;非结构化网格方法自动化程度高、效率高、适应性强,但计算结果欠准确.现今为获得精确的结果,较多地使用结构化网格.     

基于OpenGL的三维地形的生成与简化

在Visual C 环境下,以通用标准三维图形函数库OpenGL为工具,通过在位图的灰度值与地形高程之间建立映射关系,快速生成了三维网格地形.为减少高程数据生成地形的巨大数据量,应用LOD技术对生成的网格地形进行简化.     

基于三维悬垂模型和织物面密度的织物匹配

为能够根据织物的悬垂形态快速准确地匹配到与给定织物综合性能相近的织物样本,利用自主搭建的悬垂织物三维扫描装置获取了悬垂织物的三维点云数据。将三维点云封装为三角形网络后,利用局部线性嵌入的方法对悬垂织物三角形网格重采样,使不同的悬垂织物三维模型具有相同的顶点数目和三角形拓扑结构;然后基于重采样三角形网格提出了2种织物匹配方法,即基于传统悬垂指标和织物面密度的织物匹配以及基于曲率统计直方图和织物面密度的织物匹配;最后计算了织物力学特征的相似度,以此相似度为基准对织物匹配结果进行评价。结果表明:基于悬垂指标和织物面密度的织物匹配准确率为86.91%;基于曲率统计直方图和织物面密度的织物匹配准确率为93.79%。     

基于单目视觉的人体测量点云数据处理

针对一种基于单目视觉的双扫描头人体扫描系统所获取的三维原始数据存在的缺陷,提出一种人体点云预处理方法.首先对原始点云数据进行网格化处理,将其变为切片数据,同时对其进行精简及平滑滤波;然后借助识别人体的分叉点及腋窝点,将人体分割为6个部分,在此基础上采用一种误差控制下的B样条曲线自适应拟合方法对人体截面曲线进行拟合.最终填补了点云中的孔洞,使得处理后的数据便于尺寸提取等后续工作.算法简单实用,易于实现.实验结果证明,采用该方法可以得到完整且较精确的人体点云数据.     

基于几何方法的地形点坐标的拾取

针对无法交互式拾取地形点精确坐标的问题,提出了一种基于几何方法的地形点坐标拾取策略:利用几何射线与球体求交,根据DEM数据空间信息,设计了球心角二分法,并利用其查找地形点的精确坐标.实验结果表明,该策略不仅得到的地形交点的坐标较精确,且增加了虚拟现实地理系统中交互式操作的流畅性,为研究交互式生成地球上的曲线提供了一种新的方法.     

基于部位划分的三维人体曲面模型的构建

应用课题组开发的三维人体测量系统获取人体扫描线点云数据,由于人体表面比较复杂,如果直接对整个人体点云进行模型的重构,可能会使人体手臂与人体躯干、左腿与右腿连在一起,或者导致体头肩部与人体躯干、手臂以及躯干与两腿之间连接的部分出现较大误差,为此本文首先根据人体形状,将人体表面分割为六部分,并对每部分人体点云分别进行三角网格化处理,然后提出将单轮廓划分为多轮廓的方法,将人体头肩部与人体躯干、手臂以及躯干与两腿进行合成,最终生成整个人体的三角网格曲面模型。     

海量三维地形数据的实时可视化研究

相对于光学影像对空间三维地形的描述,点云数据具有无可替代的优势,本项目基于海量三维地形点云数据,提出大容量缓存加无级缩放算法以及对图像显示方法的优化方案,研究从数据存储、读取到显示,快速、有效地组建三维空间,实时高效地展示用户需求的三维图像;研究在用户改变视点时快速重新建模三维空间图像及实时显示当前视域三维图像的理论和方法;研究从数据库服务器中快速提取用户需求方位坐标数据的理论和方法。具体包括,利用金字塔影像技术对点云数据进行多尺度、多比例尺分割存储,通过隐面消除技术,利用OpenGL引擎加速将点云展示在客户端成为3D模型,根据用户视点向用户提供一个可交互的空间三维影像显示系统。     

不同地形植烟土壤的合理取样数量分析

地形影响着精准施肥网格取样的间距,在烤烟高量磷、钾肥料投入背景下,为了确定不同地形植烟土壤的取样密度,分别在平原、开阔坝子地、狭窄坝子地、缓坡地4种主要地形的植烟土壤上进行了50 m×50 m网格取样和土壤速效养分测试。结果表明:采用Cochran公式,在置信水平90%,允许误差15%时,平原、坝子地、缓坡地的单样品代表面积分别为1.92,1.01~1.56和0.73 hm2;采用地统计学方法得出的平原、坝子地和缓坡地精准养分管理最大网格取样间距分别为234.0,134.4~177.5和58.2 m。因此,地形条件由简单到复杂,取样密度应逐渐增加。