图学学报

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2014年第1期目录

2014, 35(1): 0.

摘要 ( 24 )

PDF(455KB) ( 153 )

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基于VB的优化双圆弧拟合误差分析及其算法改进

张弛，陈锦昌，申艺杰

2014, 35(1): 1-5.

摘要 ( 72 )

PDF(571KB) ( 477 )

摘要：针对数控加工的特点，分析了双圆弧拟合的方式，运用VB实现了双圆弧拟合算法并进行了误差分析；通过对误差分布的分析以及对影响误差因素的研究，探索了双圆弧曲线误差变化的规律，提出了基于步长规划来减小误差的改进拟合算法。

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任意方位面对面倾斜度误差的可视化优化求解

林志熙，周景亮

2014, 35(1): 6-9.

摘要 ( 52 )

PDF(528KB) ( 197 )

利用MATLAB软件遗传算法工具箱“预优化”，优化工具箱 “最终优化”，开发了基准符合最小条件法、最小二乘法、三远点法和对角线法的面对面倾斜度误差的计算机数据处理系统，系统直接显示误差值，并直观形象地图示出误差，实现测量数据的可视化。通过算例，证明此系统的可靠性。

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滚珠丝杠副热变形计算分析及可视化

李凌丰，管灵波，张振然，陈豪

2014, 35(1): 10-15.

摘要 ( 67 )

以传热学原理为基础，探讨温升对滚珠丝杠副的影响。首先确定热流密度系数及对流换热系数，然后借助有限元分析软件ANSYS，建立滚珠丝杠副的有限元模型，计算求解温度场及热变形。仿真云图显示：滚珠丝杠以1350r/min旋转时，其温升达到3.8℃，引起8.32m的热变形。

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基于特征点的图形检索研究

唐涛，高满屯，何波

2014, 35(1): 16-20.

摘要 ( 71 )

PDF(454KB) ( 169 )

研究了基于特征点的图形检索方法。忽略通常意义下的图元及图元之间的相互关系，采用特征点对图形进行表述。以基准点和基准向量为出发点，用特征点与基准点之间的距离信息，特征向量与基准向量的角度信息将图形中的各个特征点唯一确定，然后分析距离信息和角度信息。提出一种寻找最接近特征点的方法，并以此为基础对数据进行整合计算，计算出图形的数字特征，完成检索。实验证明了该方法的有效性。

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基于二次代数曲线端点几何信息的最优有理参数化

厉玉蓉，姜丽

2014, 35(1): 21-25.

摘要 ( 69 )

PDF(593KB) ( 169 )

利用参数化曲线段端点处的几何信息，根据端点处参数速率相等构造并确定最优或逼近最优的有理参数化方程。方法计算简单、效率高，由曲线端点处的几何信息可直接得到最优有理参数化方程。大量实验数据表明方法准确度更高、自适应性更强。若参数化曲线段端点处的参数速率相等且是最值，则得到的参数化是最优的；其余情形逼近于最优。

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基于微分进化算法的非对称弧齿锥齿轮约束多目标优化

钱学毅，迟建华，吴双

2014, 35(1): 26-30.

摘要 ( 69 )

PDF(638KB) ( 281 )

根据齿轮啮合原理和现代摩擦学理论，建立了以弧齿锥齿轮传动齿面上瞬时接触线方向与相对滑动速度之间夹角的余切值最小、传动总体积最小和齿面诱导法曲率主值最小为目标函数的约束多目标优化设计数学模型。对当前的微分进化多目标优化算法进行了改进，给出了适用于工程领域的微分进化约束多目标优化算法。借助于改进的微分进化多目标优化算法，通过范例对弧齿锥齿轮传动进行两目标和三目标优化设计。分析了齿面上瞬时接触线方向与相对滑动速度之间的夹角及齿面诱导法曲率主值对齿面接触强度和胶合强度的影响。

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3点Binary插值细分法的性质以及应用

黄树培，郑红婵，闫飞一，胡韵

2014, 35(1): 31-36.

摘要 ( 100 )

PDF(506KB) ( 217 )

为了使细分格式具有好的性质：如光滑性、保凸性，提出了3点binary插值细分格式，然后分析了该细分格式的连续性、保凸性以及分形等性质与参数之间的关系，最后给出了该细分格式性质的一些应用。

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基于ANSYS的智能换电小车底盘结构静态分析

杨勤，赵慧亮，赵冠浩，闫爱政，罗盛照

2014, 35(1): 37-41.

摘要 ( 133 )

PDF(559KB) ( 253 )

基于有限元分析软件ANSYS Workbench，以结构静态分析理论为基础，对乘用车电池快换系统的关键设备智能换电小车底盘结构进行静态学分析，包括模型简化、模型导入、网格划分、施加载荷和约束等过程，得出不同型号工字钢的等效应力及总变形云图，并对优化后的结构进行分析验证，为系统整体开发和优化提供参考，推动对与电动汽车产业相配套的乘用车电池快换系统关键设备的快速发展。

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基于nCode Design-Life的某车架疲劳可靠性分析

李成林，宋莎莎，韩振南

2014, 35(1): 42-45.

摘要 ( 151 )

PDF(586KB) ( 403 )

针对某型半挂牵引车车架局部出现裂纹或者断裂现象，通过有限元理论和疲劳分析理论相结合进行了车架的有限元分析和疲劳可靠性分析。首先对该车架进行了建模和有限元静态特性分析，然后定义了特定的时间载荷序列数据和材料参数，选用了S-N疲劳设计和静态疲劳分析方法，利用疲劳分析软件nCode Design-Life对该车架进行疲劳可靠性分析，得出该车架的疲劳结果云图和各节点的疲劳寿命，并从相关云图中确定出车架容易破坏的位置和其寿命之后再进行样车实验验证。

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输电塔架参数化三维建模方法研究与实现

李林，张晓伟，高青风

2014, 35(1): 46-51.

摘要 ( 146 )

PDF(727KB) ( 221 )

快速建立输电塔架三维仿真模型对电网安全运行与信息管理有重要作用。根据输电塔架的结构特点及结构相似性进行模块化划分，并用参数化方法为相同结构型式的模块建立原始三维模型；在此基础上根据塔架型号与呼高，对各模块进行选择与组装，赋值参数驱动各模块的原始模型，实现各种塔型与呼高的塔架三维快速建模。以某酒杯型直线塔为例，输入塔架型号与呼高即实现其三维模型快速建立，验证了该参数化三维建模方法的正确性与实用性。

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刀具参数对加工表面粗糙度影响的研究

楚文斌，林大钧，陈浩，范英明

2014, 35(1): 52-56.

摘要 ( 100 )

PDF(733KB) ( 446 )

通过车削加工试验和数据测量，研究了刀具参数及刀具磨损量对加工表面粗糙度的影响。应用Matlab计算得出刀具参数变化和刀具磨损量对加工表面粗糙度的定量关系，为加工时选用刀具参数及控制刀具磨损量提供理论依据。

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基于MBD的飞机工装数字化定义与管理技术研究

祁海群，唐敦兵，王强，康与云，刘佩惠，殷磊磊

2014, 35(1): 57-62.

摘要 ( 89 )

PDF(668KB) ( 212 )

为在飞机工艺装备上应用基于模型定义（MBD）技术，结合飞机工装特点，对工装MBD模型的定义与管理技术进行了研究。首先，构建了工装MBD的数学模型，阐述了通过几何元素、特性和标注的方式完整描述模型的方法，并对工装需求信息进行了具体定义和分类说明。然后，详细探讨了工装模型非几何信息的管理方法，介绍了基于集成界面分类显示的特性管理模式和基于三视图的标注管理模式，并研究了标注信息分类显示的方案。最后，在CATIA V5R18平台上利用组件应用架构（CAA）技术开发了工装MBD定义与管理系统。该系统已在某大型航空企业工艺装备部门得到了应用。

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新型铰接转向机构参数优化设计

郭锐，赵静一

2014, 35(1): 63-67.

摘要 ( 78 )

PDF(557KB) ( 243 )

该文介绍了一种新型的铰接转向机构，采用特殊的双摇杆转向型式，以采用此转向机构的某重载车辆为研究对象，利用CAE软件ADAMS，建立了机构铰点参数化的虚拟样机，采用Design study方法，得出转向机构参数性能的变化情况以及设计参数的近似敏感度，得到关联度最大铰点。采用OPTDES-SQP优化模型，设置目标函数，建立了以综合转向性能最优为优化目标的优化设计模型。经过优化，转向力臂差变化比率
为﹣74.6%，转向角度增加+2.22%，通过实际应用，减小了转向过程转向液压系统的振动和冲击，增加了系统转向稳定性，取得了良好的效果，为该转向系统的控制与操作提供了必要的依据。

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基于形状文法的产品形态创新设计研究与实践

王伟伟，杨延璞，杨晓燕，余隋怀

2014, 35(1): 68-73.

摘要 ( 192 )

PDF(699KB) ( 310 )

为了更好地继承本族群及参考产品的优势设计特征，增强产品形态设计推敲阶段的客观性和科学性，更好满足用户需求，提出基于形状文法的产品形态创新设计方法和模型。此法结合目标产品形态特征，分别从产品族群与可参考产品中提取能够反映用户需求的形态要素，然后应用形状文化规则进行演变推理，以实现产品设计方案自适应进化。并在此基础上，详细探讨了产品研究与形态分析、形态推演、方案生成等关键技术，最后结合具体的某款电动踏板车形态设计过程对该方法进行了说明和验证。

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基于用户心理的铁路客车内装系统和谐性研究

张丙辰，过伟敏，姜良奎，王艳群

2014, 35(1): 74-78.

摘要 ( 57 )

PDF(629KB) ( 171 )

发展铁路客车内装系统设计是提高铁路运输服务质量的一个重要方面。以用户心理分析为基础，统筹考虑人、设施、环境为要素的铁路客车内装系统设计,可以更好的确保达到人、机、环境系统总体性能的最优化,有效的促进铁路客车内装系统的设计工作。以实际案例为基础具体分析了和谐性在铁路客车内装设计中的运用要点，总结了基于用户心理的铁路客车内装设计方法要点。

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边缘识别的二维正交多项式拟合及结构变形检测

袁向荣

2014, 35(1): 79-84.

摘要 ( 75 )

PDF(579KB) ( 197 )

数字图像中边缘附近的灰度是沿边缘方向和跨边缘方向二维变化的，以前边缘识别的多项式拟合大多采用跨边缘方向的一维拟合。介绍一种采用二维正交多项式进行边缘识别的新方法，由于二维拟合更符合边缘附近小区域内像素灰度二维变化的实际，因此拟合结果优于一维拟合。在进行拟合时，利用正交多项式的正交性将优化方程对角化，避免求逆或解方程，没有多项式拟合优化方程的病态问题，采用高阶多项式拟合可以提高拟合精度。对生成图像的边缘识别结果表明，二维正交多项式拟合识别边缘的精度和稳定性较好。简支梁模型试验表明，采用正交多项式边缘拟合方法检测梁的静变形，图像变形检测精度在0.1像素之内，适当选择图像采集设备和采集范围，点检测精度与传统检测方法的精度相当，边缘检测属线状高密度检测，检测范围远大于传统方法。

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透视三点问题贝叶斯解法(BP3P)及其推广

胡钊政，李娜，夏克文

2014, 35(1): 85-92.

摘要 ( 104 )

PDF(828KB) ( 217 )

透视三点问题（Perspective-Three-Point, P3P）是计算机视觉与摄影测量学领域的经典问题，在目标定位、视觉测量、虚拟现实及目标姿态计算等方面有重要的应用。提出基于贝叶斯的P3P问题新解法（BP3P）。从三控制点所确定的支撑平面出发，证明确定支撑平面是求解P3P问题的充要条件，并提出基于贝叶斯的支撑平面计算方法。利用从三控制点计算出的角度、长度比例等几何约束，通过归一化高斯函数来对其似然概率进行建模，并在高斯半球面上搜索最大似然概率求解支撑平面法向量。最后通过任意两控制点实际距离为参考计算平面的距离，确定支撑平面。对BP3P算法进行推广，能处理一般性平面几何约束，实现视觉定位。利用三组真实图像实验对算法进行验证。实验一的结果表明该算法不仅能解决P3P问题，还能对其多解现象进行分析。在实验二与实验三，算法利用一般性几何约束成功实现平面目标准确定位。

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基于小波Contourlet系数相关性的红外图像增强算法

万智萍

2014, 35(1): 93-99.

摘要 ( 87 )

PDF(758KB) ( 185 )

针对现有红外图像存在噪声干扰与边缘模糊等问题，提出一种基于方向高频子带各层间系数相关性的红外图像增强算法。利用各层间小波Contourlet系数相关性的不同，合理对图像进行去噪和边缘优化处理。提出一种适用于文章算法的阈值选择方法，从而得到更为精确的去噪和边缘优化效果。仿真结果表明，实验结果与预期目标相符，能获得相比传统增强算法更高的PSNR值与PAI值。

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基于Gabor+PCA特征与粒子群算法的部分遮挡人耳识别研究

高艳霞

2014, 35(1): 100-104.

摘要 ( 45 )

PDF(584KB) ( 190 )

在分析人耳Gabor特征基础上，提出一种主成分分析降维并利用基于粒子群优化训练的人工神经网络对部分遮挡人耳进行识别方法。选取了PCA方法降维后人耳图像的Gabor特征值作为人工神经网络训练样本，利用粒子群优化算法与多层前馈网络结合算法训练神经网络。与多种方法对比的实验表明，针对部分遮挡人耳的测试实验，基于Gabor+PCA特征与粒子群算法的部分遮挡人耳识别方法具有高识别性能，取得好的效果。

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虚拟超市认知康复训练系统开发关键技术研究

刘林，伍平平，熊巍

2014, 35(1): 105-109.

摘要 ( 179 )

PDF(631KB) ( 199 )

基于EON Studio开发一个适用于脑卒中恢复期患者的虚拟超市认知康复训练系统，用于训练患者的上肢运动功能。在3DMAX中建立虚拟超市场景模型和虚拟手模型；通过VC++6.0开发在EON SDK中使用的 Glove和Tracker节点，以实现数据手套、位置跟踪器与系统的集成；研究了虚拟手抓取虚拟商品时的碰撞检测技术；定义虚拟手的抓取规则。临床实验表明，该系统不仅训练了患者的手指跟手臂的运动功能，也训练了患者的认知能力。

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人群仿真中角色纹理多样化方法

郑利平，张娟，周乘龙，刘晓平

2014, 35(1): 110-114.

摘要 ( 85 )

PDF(705KB) ( 205 )

人群仿真中角色模型的多样化能营造出符合实际的效果。通过模型纹理处理技术来加强人群仿真中的人物外观多样化，是解决仿真场景中三维模型外观差异性的有效手段。提出一种基于模板的纹理多样化生成方法。首先给不带纹理坐标的网格模型展UV后作为纹理模板；然后利用基于图像分割方法处理UV展开图得到纹理的衣饰语义信息；在此基础上实现纹理图像的纯色着色和图案填充，从而生成各种不同的纹理，实现人群仿真的角色多样化。所提方法实用可行，较好地解决了虚拟角色制作效率问题，快速生成视觉上合理的大规模人群。

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应用数字信息技术和双语的工程图学创新教育

许国玉，张梦，吴艳红，常艳艳，王彪

2014, 35(1): 115-120-.

摘要 ( 75 )

PDF(404KB) ( 172 )

面向“卓越计划”，针对工程图学课程体系创新教育的改革需求，依据多媒体教学和双语教学实践，研究应用数字信息技术和双语工程图学创新教育模式。提出合理应用数字信息技术和分级适度应用双语进行教学及助学，其工程图学创新教育模式不仅有利于达到工程图学课程体系的教学目标，而且为培养卓越人才营造了学习环境。

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构建基于“卓越工程师教育培养计划”和CDIO 的工程图学教学体系

郭长虹，马筱聪，李大龙，董志奎，姜桂荣

2014, 35(1): 121-166.

摘要 ( 96 )

PDF(441KB) ( 209 )

CDIO是当前国际上的新型人才培养模式，“卓越工程师教育培养计划”是教育部提出的实现工程教育强国的重大战略措施，两者都以培养国际化工程师为目标。介绍了当前图学教育中存在的不足，结合燕山大学机械工程学院实施 CDIO教学改革和卓越工程师教育培养计划实践，探讨如何构建基于“卓越工程师教育培养计划”和CDIO的工程图学教学体系，保证课程的工程性和实践性。实验证明，该教学模式对于启发与培养大学生工程能力和创造性有效，为后续专业课程的学习、毕业设计与科研工作奠定良好基础。

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机械制图三结合实践教学模式的探索

杨薇，张京英，张辉，佟献英

2014, 35(1): 127-130.

摘要 ( 96 )

PDF(467KB) ( 280 )

从机械制图课程的培养目标出发，结合卓越工程师“面向工程、宽基础、强能力、重应用”的培养方针，提出三结合实践教学模式，即教师示范实践和多媒体课件相结合，CAD软件与课程内容相融合，以及综合测绘与专业及数字化设计相结合，通过教学方法手段、教学内容和教学体系等方面的细化设计，加强学生的画图和读图实践能力的培养。同时，通过建立多实践平台，使学生的实践能力得以应用和提升。实践证明，三结合教学模式能有效激发学生的学习兴趣，突出工程实践意识，培养学生实践创新能力，教学效果良好。

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基于ABAQUS的沥青路面有限元仿真模型研究

司春棣，陈恩利，范喜安，王扬，郁圣维

2014, 35(1): 131-137.

摘要 ( 271 )

PDF(1058KB) ( 441 )

阐述沥青路面水损坏机理，介绍ABAQUS有限元仿真软件，利用ABAQUS非线性动态分析能力建立了沥青路面渗流场、应力场三维有限元数值模型，对孔隙水压力、三向应力及竖向沉降的发生及变化规律进行探讨，并在某高速公路上建立试验段进行试验验证。由算例分析可知，用ABAQUS有限元软件模拟沥青路面降雨条件下的渗流场及移动荷载下的应力场是可行的，效果良好。

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基于IDM的建筑工程设计阶段流程图描述方法研究

明星，周成，姚毅荣，邓雪原

2014, 35(1): 138-144.

摘要 ( 131 )

PDF(496KB) ( 210 )

IDM（Information Delivery Manual）是将IFC标准应用到特定阶段、特定目的BIM的关键。国外对IDM的研究涉及结构设计、能量分析、设备运维和基建工程等多个方面，而国内却少有相关文章。该文旨在规范化建筑工程设计流程，细化IDM标准。结合建筑设计企业的实际设计过程，利用BPMN（Business Process Modeling Notation）方法，详细描述基于IDM的建筑工程设计阶段建筑专业的流程图，对其他专业设计流程有借鉴意义，为IDM标准的顺利实施奠定基础。

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基于虚拟现实技术的中药生产实训仿真实现

项朝阳，唐润华，汪小根，庄义修

2014, 35(1): 145-150.

摘要 ( 78 )

PDF(625KB) ( 192 )

虚拟现实在生产实训上的开发常会走向两个极端，或者缺乏沉浸感，不贴近生产实际，或者工程宏大，造价昂贵。针对这些问题，在生产类仿真系统架构设计基础上，提出仿真精细程度要结合生产实际和局部细节全面考虑，尽可能从轻巧实用上选取实现方法，探讨了基于此思路的中药制药实训仿真系统开发实现关键技术。整个系统实用轻巧。

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应用型本科土木工程CAD教学改革与实践

曾建仙，赵冬香

2014, 35(1): 151-154.

摘要 ( 77 )

PDF(461KB) ( 238 )

应用型本科的培养计划对实践性教学环节尤为重视，土木工程CAD实践性教学对有限课时内的应用训练更为重视。以“系统作品树”为目标的教学设计方法和相应的实施方法是对目标任务式教学方法的完善；在突出应用型的土木工程专业培养特色的同时，强调在有限课时条件下应用操作的提升。不仅明确各个命令操作之间的对比与联系，而且积累必要的工程经验和素养。

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