面向3D打印体积极小的拓扑优化技术

与传统制造所生产的产品相比,3D打印产品的成本仍相对较高.因此,如何能在不牺牲打印物体表面质量的前提下通过模型优化来减少打印材料消耗,对于降低打印成本至关重要.针对这一问题,借鉴传统渐进结构优化方法,结合Von Mises应力计算,给出一种面向3D打印体积极小的拓扑优化算法.该算法通过模型力学计算所得的最大Von Mises应力与材料允许应力之比来引导模型体积减小进化,直至最大Von Mises应力达到允许应力值为止.同时,引入多分辨率技术,由粗网格再到细网格进行优化计算,有效地提高了计算效率.与现有其他给定结构模式的方法相比,该优化结果能更好地体现模型荷载受力的传递路径.     

图像适应算法中非冗余显著图的计算

近些年为了将大尺寸数字图像的内容自适应地显示在手机、PDA（掌上电脑）等屏幕较小的显示终端上以得到更好的显示效果,图像适应得到了很大的关注。现有的大量方法使用了不同的重要度映射来得到最优的图像缩放结果。图像适应算法就是为了去除图像中的不重要信息,为此提出在图像适应方法中使用非冗余显著图的计算来分析不重要信息的位置。首先,引入了图像分解,提出图像高梯度区域的冗余信息。然后,提出纹理梯度的概念,并进一步针对细节信息建立了纹理冗余度分析机制。纹理梯度非常适合卡通图像分析,从而将现有图像适应方法推广到非真实图像。大量实验结果显示,本文方法并不受图像适应算子的影响,该方法对具有复杂背景和包含多目标物体等的图像适应问题都比较鲁棒。     

图像主特征直线的检测算法

直线特征的检测是计算机视觉与图像处理的基本任务之一。主特征直线是图像中最显著而且被人们最为关心的一些直线。本文提出了从图像中自动检测主特征直线的算法。首先利用图像分割算法分析得到图像的特征边缘,然后用短线段逼近这些边缘像素,接着用动态聚类算法对这些线段进行聚类,并用直线拟合聚类中的线段得到所有可能存在的直线,最后根据直线有效性度量找到其中有效性最高的直线就是主特征直线。最后本文给出了主特征直线在图像自动修复和自动美学构图中的应用实例。     

基于保特征调和场的交互式网格分片

网格模型分片在计算机图形学应用中具有重要意义,本文提出了一种基于网格上的调和场和图割技术的网格模型分片算法.用户可以通过划线的方式来指定网格上感兴趣的区域;算法自动构建反映该区域细节特征的调和场,进而采用图割技术,得到满足用户要求的分片结果;通过对网格分割边界的光滑处理,可有效改善锯齿型分割边界.实验结果表明,我们的算法对于特征单一或复杂的网格模型都能得到符合用户意图的分割结果.     

基于边长的三维形状插值

形状插值在计算机图形学和几何处理中是一个极其重要而基础的问题,在计算机动画等领域有 着广泛应用。注意到在平面三角网格和三维四面体网格插值问题中,对边长平方插值等价于对回拉度量进行插 值,因此具有等距扭曲和共形扭曲同时有界的良好性质。通过将其推广至曲面三角网格,提出了一种完全基于 边长的曲面三角网格插值算法。给定边长,在重建网格阶段,使用牛顿法对边长误差能量进行优化。并且给出 了其海森矩阵的解析正定化形式,从而避免了高代价的特征值分解步骤。注意到四面体网格的边长平方插值结 果具有极低曲率,意味着只需少许修改即可将其压平从而嵌入三维空间。因此提出先将曲面三角网格四面体化, 再从四面体网格的插值结果提取表面。然后将这表面作为初始化用于边长误差能量的牛顿迭代,从而使得收敛 结果更加接近全局最优。在一系列三角网格上进行了实验,结果说明了本文方法比之前方法的边长误差更小, 且得到的结果还是有界扭曲的。     

IHLS颜色空间的灰度化全局非线性三向映射

为了减少彩色图像转化为灰度图像过程中颜色信息的损失,基于人眼感知明度的视觉模型,提出一种全局灰度化方法.首先使用彩色图像的IHLS颜色空间,建立了关于亮度、色度和饱和度3个因子的全局非线性映射模型;然后将该映射模型中全局参数的计算转化为一个能量函数的优化,其中第一个能量项度量了彩色图像和灰度图像梯度的差异,第二个能量项定义了图像中给定一个像素与其随机采样点集之间两两彩色距离与灰度距离的差异;最小化上述2个能量项可以通过3个因子的迭代算法进行求解.大量的实验结果表明,该方法可更好地反映人眼对彩色图像的感知,使得灰度转化结果更加贴近颜色的感知明度.     

PowerPoint电子讲义的"迷航"问题及其解决策略

PowerPoint电子讲义(下简称PPT)是如今学校课堂教学中非常常用的媒体形式和教学资源整合工具,许多学科教师的教学从某种程度上已十分依赖这一软件工具,但其对教学内容以页面为单位的呈现方式,却容易使学生在听讲过程中出现"迷航"现象.本文结合自身的教学实践,对PPT制作和使用中的"迷航"问题提出了几种解决策略和实用的建议.     

基于自适应网格变形的图像编辑算法

提出一套基于自适应网格变形的图像编辑算法框架,包括图像中特征物的平移、旋转和变形,以及保持特征物的任意几何边界图像适应.该算法将图像表示为基于图像特征的自适应三角网格,由此将图像编辑问题转换为带约束的网格变形问题.网格变形由一个二次型能量函数所控制,特征物的平移、旋转和变形可以表述为该能量优化问题的约束;代表特征物的三角网格在网格变形过程中只允许发生刚性变换.该能量优化问题的全局最优解可以通过求解1个或多个稀疏方程组得到.实验结果表明,该算法效果理想、鲁棒性好、运行效率高,可以有效地应用于图像处理软件中.     

无局部自交的轴变形新方法

提出了一种无局部自交的轴变形的新算法.不同于传统的方法,新方法通过调整轴曲线的控制顶点及形状来调整轴曲线的曲率,从而避免物体发生局部自交.另外,文中还给出了一种快速判断轴变形中物体发生局部自交的方法,并给出了快速求解交点并去除自交的算法.上述方法计算量少,效率高,能应用于实时的计算机动画和几何造型系统中,具有广泛的应用前景.     

基于内在变量的空间三角网格的形状混合

本文给出了基于内在变量插值的空间三角网格形状混合的内在解算法。