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    前沿探索与综述
    2014年第4期目录
    2014, 35(4): 0-0. 
    摘要 ( 38 )   PDF(116KB) ( 33 )  
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    图形学与可视化
    数据驱动的大规模水面动画合成方法
    王承博, 朱登明
    2014, 35(4): 491-497. 
    摘要 ( 75 )   PDF(4582KB) ( 202 )  
    为了生成大规模且细节丰富的水面动画,提出了一种数据驱动的合成方法。整个
    合成分为两大部分:基于视频的水面重建和三角网格拼接。首先简化了线性近似的影调恢复形
    状(SFS)方法,针对满足朗伯表面假设的室外大规模水面进行重建,并根据时间和空间的连续性
    进行了一系列优化处理。然后提出一种针对三角网格序列的拼接方法,根据距离最小原则对重
    建的表面序列进行采样,将采样结果融合得到无缝的表面。利用以上方法,对四类水面的视频
    进行重建与拼接,结果表明,合成出的水面具有较高的真实感,在规模与细节之间取得了较好
    的平衡,该方法可以方便地生成满足用户需求的大规模水面动画。
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    一种求含孔洞多边形交、并、差集的新方法
    赵 军, 郝永兴
    2014, 35(4): 498-503. 
    摘要 ( 57 )   PDF(352KB) ( 255 )  
    :提出了一种基于最小回路确定含孔洞多边形PQ 的交、并、差集的新方法。
    首先,初始化PQ 外环为逆时针方向,内环为顺时针方向,并通过连接内环极右顶点与其
    在外环上一可见点v,构造一条双向“桥边”,将内外多环转换为单环。其次,求出P Q
    转换为单环的边序列的交点,并对交点处的关联边进行排序。然后,沿着各个交点处正向边,
    依照最小转角原则搜索最小回路,并根据其中所含P Q 边所呈现的顺、逆时针方向进行分
    类。最后,P Q 的交、并、差集即对应不同类别的最小回路。算法简洁且几何意义明显,具
    有较好的适应性。
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    基于椭球约束的径向基函数隐式曲面重建
    韩 燮, 武敬民, 韩慧妍, 李定主, 孙福盛
    2014, 35(4): 504-510. 
    摘要 ( 62 )   PDF(1541KB) ( 208 )  
    :对三维点云进行隐式曲面重建是解决虚拟现实等方面所存在问题的关键。本文提出
    了一种基于椭球约束的径向基函数隐式曲面建模的算法,该方法在仅有点云信息的前提下仍能够
    非常精确地拟合点云数据。当点云稀疏时拟合后的模型可以非常好地保证模型的主要特征,但对
    于拟合大规模数据点集时,模型会出现冗余现象,保特征效果不理想且效率低下。需将点云进行
    适当分割,然后并行拟合被分割点云并将它们进行光滑拼接处理。实验效果表明该算法保特征效
    果非常好且效率明显提高。
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    几何设计与计算
    基于二项式系数设计矩阵的Bézier曲线扩展
    郭大勇, 成佳颐
    2014, 35(4): 511-517. 
    摘要 ( 74 )   PDF(1234KB) ( 161 )  
    根据二项式的展开系数,设计出带形状参数的正系数矩阵,并对Bernstein基函数进
    行具有明显几何意义的构造,推导出同阶带参的A-Bernstein基函数,该基函数具有Bernstein基函
    数类似的性质。在此基础上推导出对应的A-Bézier曲线,分析了其不但具有Bézier曲线类似的性质,
    而且在原始控制点不变的情况下,可以通过修改形状参数来对曲线进行调整。此外,还进一步说
    明了可以通过对正系数矩阵的调整,实现对曲线的调整。通过举例,展现出该方法灵活有效。
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    基于速率变化的最优参数化
    陈 军, 周 联
    2014, 35(4): 518-522. 
    摘要 ( 55 )   PDF(499KB) ( 189 )  
    该文改进衡量参数优劣的标准,利用分段线性变换,得到了一种新的最优参数化方
    法。以分段节点作为自由变量,以曲线参数速率的变化率为目标函数进行优化。通过求解一个方
    程组,得到了所求节点的显式解。与以往利用Möbius变换的最优参数化不同,该文得到的曲线仍
    为Bézier曲线。最优参数化后的参数接近弧长参数,文末的数值实例验证了本算法的有效性。
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    以给定的三次Bézier曲线为边界测地线的双三次Bézier曲面构造
    郭清伟, 胡 梅
    2014, 35(4): 523-527. 
    摘要 ( 77 )   PDF(286KB) ( 176 )  
    :曲面上的测地线是曲面上一类重要的曲线。测地线在计算机可视化、图像处理、
    服装设计等领域均有广泛应用。该文利用一条曲线为所在曲面的测地线当且仅当它的从切面与
    该曲面在这条曲线上的切平面重合这一论断,做了以下工作:对给定的三次Bézier曲线,构造
    双三次Bézier曲面,使该曲面以给定的曲线为其边界测地线;讨论了具有给定测地线的组合双
    三次Bézier曲面的连续性拼接问题;为了说明所给方法的有效性,给出了几个数值实例。
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    一种新的曲线曲面
    严兰兰, 韩旭里
    2014, 35(4): 528-535. 
    摘要 ( 81 )   PDF(470KB) ( 193 )  
    给出了由任意n(n≥3) 个函数构成的混合函数组,这些函数组具有非负性、规范
    性、对称性,以及特殊的端点性质。由这些函数组定义的曲线具有凸包性、几何不变性、对称
    性等基本性质。曲线的起点、终点分别为控制多边形首、末边的中点,曲线在起点处的一阶、
    二阶导矢都平行于控制多边形的首边,在终点处的一阶、二阶导矢都平行于控制多边形的末边。
    对于任意给定的m(m3)个控制顶点,可以由之定义一条曲线段,也可以由之定义由多条曲线
    段构成的组合曲线,而各条曲线段可以由不同数量的控制顶点来定义,因此由同一组控制顶点
    可以定义出多种不同的形状。另外,组合曲线在分段连接点处均G2 连续,可以满足工程实际中
    大多数的需求。由函数组定义的张量积曲面具有类似于曲线的诸多良好性质。
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    数字化设计
    快速成型中基于零件装配要求的分段分层算法
    王春香, 郝志博
    2014, 35(4): 536-540. 
    摘要 ( 41 )   PDF(815KB) ( 233 )  
    在满足精度要求的前提下,为了提高分层效率,考虑现有等厚分层算法的优势与不
    足,对具有装配要求的零件STL 模型,提出了按照模型不同的功能装配要求对其进行分段等厚分
    层的思想。分段等厚分层新算法按照成型方向将模型划分为不同分层部位,各部位按照不同的厚
    度进行等厚分层。各段的等厚分层算法采用了排序精简法,通过三次排序直接提取出只与分层切
    平面相交的三角形面片,快速截交,输出层面轮廓线。新算法通过MATLAB 软件实现,并以一
    具有封闭内腔的斗齿实例进行了验证,结果显示:该文算法不仅具有较高的灵活性,满足零件在
    功能装配上的精度要求;而且能够快速输出截面轮廓线,很好地协调成型效率与制造精度要求。
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    汽轮发电机定子绕组参数化建模方法研究及系统开发
    张青雷, 钱广璞
    2014, 35(4): 541-547. 
    摘要 ( 82 )   PDF(1606KB) ( 194 )  
    针对汽轮发电机定子端部绕组结构的复杂性提出了用圆锥面展开图实现空间三维
    形状的线棒建模方法。通过分析绕组的结构及设计成型和组装原理,建立了线棒参数化建模及
    装配的数学模型,并给出了三维建模的关键步骤,在此基础上结合二次开发技术、计算机编程
    技术以及数据库技术设计开发了基于UG/NX 平台的汽轮发电机定子端部绕组参数化自动建模
    系统。以某百万千瓦级汽轮发电机定子端部绕组为例,验证了该建模方法及参数化自动建模系
    统的有效性和可行性。
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    产品几何技术规范在模型定义中的应用
    吴灿辉, 夏晓理, 梁 勇, 蔡金辉, 王 宁
    2014, 35(4): 548-552. 
    摘要 ( 45 )   PDF(1046KB) ( 240 )  
    针对基于模型的数字化定义(MBD)在产品几何定义与检测一致性评定中的问题,
    提出将产品几何技术规范(GPS)理论应用于模型定义中,基于GPS 中的对偶性原则建立了应用
    的解决方案,分析了GPS 在模型定义中应用的关键技术,通过面齿轮模型定义实例,来说明
    GPS 在MBD 中具体应用,结合面齿轮齿面精度评价实例,说明了GPS 技术的应用对产品评定
    的影响,为GPS 和MBD 结合应用提供了一种思路。
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    工业设计
    多约束下的载人潜器舱内计算机辅助工效设计系统研究
    李 博, 吉晓民, 陈登凯, 余隋怀
    2014, 35(4): 553-562. 
    摘要 ( 66 )   PDF(1827KB) ( 151 )  
    为了能使载人潜器舱内工效设计人员加深对多约束条件下舱内人员的生理、心理
    和环境约束条件的理解,有效地辅助设计方案的智能生成与优化。提出了基于虚拟人体模型参
    数作为布局设计解空间的参数获取方法、基于遗传算法的舱内人-机界面布局设计方案计算智能
    求解方法、基于知识推理的舱内色彩工效设计方案获取方法和基于粒子群算法的载人舱工效设
    计方案智能优化方法,以此为基础,应用UG 二次开发和数据库技术,开发了载人潜器舱内人
    机工效设计计算机辅助系统。通过设计实例的人机工效布局和色彩设计与方案优化验证了该系
    统的可行性。
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    视觉与图像
    基于小波和奇异值分解的图像边缘检测
    朱晓临, 李雪艳, 邢 燕, 陈 嫚, 朱园珠
    2014, 35(4): 563-570. 
    摘要 ( 86 )   PDF(1108KB) ( 208 )  
    针对传统图像边缘检测抑制噪声能力弱的问题,给出了一种小波变换和局部梯度
    场内奇异值分解相结合的边缘检测方法。首先在图像预处理阶段,为了提取准确的边缘特征,
    文中利用小波变换的时频局部化特性,对图像进行小波变换。该文对用小波求取的梯度场使用
    局部梯度奇异值分解的方法;利用奇异值的特性和良好的稳定性,使提取的边缘特征更加突出
    并且能够达到抑制噪声的目的。实验证明该文方法既能在无噪声影响的图像中提取出清晰完整
    的单边缘,又能在有噪声干扰的情况下提取出理想的边缘。
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    结合阈值去噪与边缘优化的图像增强算法
    叶仕通
    2014, 35(4): 571-576. 
    摘要 ( 114 )   PDF(1038KB) ( 202 )  
    针对图像在传输过程中容易出现干扰的问题,该文通过研究图像的增强技术,通
    过对比分析,提出了一种结合阈值去噪与边缘优化的图像增强算法,该算法结合小波Contourlet
    变换与人眼的视觉固有特性,有效地对分解后的图像系数进行分类,并结合改进边缘优化算法
    的增益因子来优化边缘区信号;而非边缘区采用改进后的软阈值去噪算法进行去噪处理。经实
    验,该算法具有准确性高与去噪能力强的特性,能够在去噪的同时有效保护边缘信号,与预期
    目标相符,具有一定的实用价值。
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    随机图像选取与自适应背景更新的运动物体检测
    李新县, 余 烨
    2014, 35(4): 577-584. 
    摘要 ( 56 )   PDF(1886KB) ( 281 )  
    为克服运动目标检测中易出现的光照变化、遮挡、虚假目标等现象,提出了一种
    随机图像选取与自适应背景更新的运动物体检测方法。该方法从视频序列中随机选取一帧图像
    作为初始背景,根据变化标记矩阵对背景进行自适应迭代更新,以提取可靠的背景图像,实现
    运动物体的检测。实验结果表明,采用该算法提取的背景不存在混合现象,且在光照变化较大
    以及运动物体之间存在遮挡的情况下,能够构造出可靠的背景,检测出的目标物体清晰可见。
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    复杂背景下基于HSV 空间和模板匹配的车牌识别方法研究
    谢永祥, 董兰芳
    2014, 35(4): 585-589. 
    摘要 ( 62 )   PDF(424KB) ( 317 )  
    车牌识别技术作为交通管理自动化的重要手段,在交通监视和控制中占有很重要
    的地位。车牌识别过程可分为车牌定位、车牌校正、字符分割和字符识别四个部分。在车牌定
    位中,若单纯采用纹理特征或颜色特征来进行定位,往往适用于背景较为简单的场景,对复杂
    背景的定位效果尚有待改进。在字符分割中,目前单行车牌的分割已比较成熟,但双行车牌的
    分割仍不理想。提出一种在HSV 空间下两次颜色标定和纹理特征相结合的定位方法和一种单双
    行车牌的字符分割方法。该定位方法利用车牌固定颜色搭配特性,对图片两次标记并利用投影
    法定位车牌,对200 张不同背景图片测试,定位准确率达到98%。在字符分割部分,利用改进
    的模板匹配方法对字符分割,可适用于单、双行车牌分割,准确率达到95%。
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    磁瓦表面缺陷机器视觉检测与识别方法
    杜柳青, 余永维
    2014, 35(4): 590-594. 
    摘要 ( 111 )   PDF(423KB) ( 305 )  
    针对磁瓦生产过程中表面缺陷检测的重要性和人工检测的弊端,研究基于机器视
    觉的磁瓦表面缺陷自动检测与识别方法。为解决磁瓦表面缺陷种类多、对比度低、图像中存在
    磨痕纹理背景和整体亮度不均匀等难点,定义扫描线梯度,其标准差与扫描线灰度标准差构成
    特征向量,提出基于两类支持向量机的图像分割方法来判别和提取缺陷;并提出一种改进的多
    类支持向量机方法,对缺陷进行分类识别,解决了多类支持向量机存在不可分区域的问题,提
    高了分类器的准确性和有效性。实验结果表明,该方法能准确快速地提检测磁瓦表面各区域的
    各类缺陷,检出率可达到96%以上,识别率超过91%。
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    交互设计与虚拟现实
    燃气燃爆实验数据的多约束B 样条曲线拟合
    杨铮园, 申立勇
    2014, 35(4): 595-602. 
    摘要 ( 55 )   PDF(1893KB) ( 168 )  
    样条拟合是数据处理的重要方法,该文给出一个实际工程中多条件约束拟合的典型
    实例。燃气燃爆分析是涉及安全生产的重要问题,精确安全的燃爆边界有助于危险预测和控制。
    该文对消防公司的实验数据进行分析,基于多约束样条拟合方法,给出了油气燃爆界和爆炸强度
    曲线。具体地,将燃气燃爆不同特性转化数学约束条件并做合理简化,在这些约束条件下进行曲线
    拟合,得到具备燃爆特征的爆炸强度曲线。该方法不受维数限制,可以推广用于多因素燃爆分析。
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    图学教育
    工程制图测绘周教学改革效果分析
    杨 莉, 郝育新, 吕 梅
    2014, 35(4): 603-605. 
    摘要 ( 70 )   PDF(227KB) ( 203 )  
    该文对两年来工程制图测绘周教学改革的效果做了分析研究。通过问卷调查、图
    面质量和考核方式3 个方面对实验班和普通班的教学效果进行了比较分析。结果表明,教学改
    革取得了预期效果,特别是在培养学生的学习主动性、学习能力、知识的理解和运用能力等方
    面效果明显。
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    叠加型组合体尺寸标注的教学分析方法研究
    易声耀, 尚建忠, 徐海军
    2014, 35(4): 607-612. 
    摘要 ( 78 )   PDF(546KB) ( 189 )  
    组合体尺寸标注是工程制图和机械制图教学中的难点,探求有效的教学分析方法
    具有很重要的意义。组合体尺寸标注要求做到正确、完整、清晰,然而目前的教学方法不能使
    学生明确如何才能做到这些要求。文章探讨了叠加型组合体尺寸标注新的教学分析方法。通过
    对叠加型组合体进行分类分析,并拓展和新增组合体尺寸的定义,最终获得了叠加型组合体尺
    寸标注的3 个原则。在使用形体分析法进行尺寸标注时,应用该文3 个原则,能对基本几何体
    的定形、定位尺寸进行正确取舍,达到正确、完整的标注效果
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    土木工程制图作业批改系统的研究与实现
    杨万理, 王 宁, 王广俊
    2014, 35(4): 613-618. 
    摘要 ( 62 )   PDF(485KB) ( 213 )  
    为了解决目前高校土木工程制图教学中,教师无法逐一批改学生作业的问题,该
    文在独立研发的矢量图形平台ATVGP 的基础上,探讨了矢量图形的识别与作业批改系统的实
    现方案,并提出了一种曲线识别思路。最后在VC++环境下编程,实现了土木工程制图作业的
    自动批改功能。
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    以因人制宜为本的“外训机械CAD”教学改革与实践
    段路茜, 安学国
    2014, 35(4): 619-622. 
    摘要 ( 52 )   PDF(206KB) ( 190 )  
    由于近年来对外交往的不断扩大,来我国军队院校进修学习的外军留学生数量随
    之增加,培训要求也逐步提高,但是受训学员素质参差不齐的程度日趋严重。为了解决越来越
    高的培训要求与受训个体差异日趋增加的矛盾,提出了因人制宜为本的教学理念,这一理念在
    “外训机械CAD”课程教学改革实践应用中取得了良好的效果。
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    应用与交流
    航天测试系统大容量数据曲线绘制方法的研究
    马志刚, 刘文怡
    2014, 35(4): 623-629. 
    摘要 ( 41 )   PDF(326KB) ( 338 )  
    在航天测试领域,为体现测试系统的变化情况或状态,经常需要以曲线形式再现
    测试数据。针对曲线绘制中的大容量数据处理问题,采用“分块读取”方式,可以满足超过4 GB
    的大容量数据文件的处理。当数据量较大时,一般的绘图方法会出现程序执行效率不高、显示
    区域闪烁的问题。分析了产生上述问题的原因,利用MFC 中的API 函数“Polyline”优化了绘
    图程序,进而提高了绘图程序的执行效率;采用双缓冲方法消除了曲线显示时绘图区闪烁的问
    题,同时进一步缩短了绘图时间。
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    “2+2”模式下的工程图学双语教学思考
    栾英艳, 宫 娜
    2014, 35(4): 630-632. 
    摘要 ( 65 )   PDF(347KB) ( 187 )  
    实施双语教学是“2+2”中外联合培养模式的要求,在这些学生中开展双语教学是
    必需的。该文就工程图学课程的特点,分析了双语教学的基本现状、教学目标和教学难点等问
    题。力求通过对课程在结构设置上进行调整与改革,达到联合培养模式的要求。
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    一种基于AutoCAD 和PowerPoint 的制图课件的制作方法研究
    吕 梅, 杨 莉, 郝育新
    2014, 35(4): 633-636. 
    摘要 ( 61 )   PDF(497KB) ( 205 )  
    分析了目前《工程制图》教学的形势:学时减少、多班级同时上课,但授课内容不
    减。针对现状,分析了工程制图课件所应该具有的功能和特点。在课件开发过程中,综合运用
    AutoCAD 和PowerPoint,充分利用二者的优点,制作出满足当前教学要求的《工程制图》课件,
    该方法可以展示作图过程和作图方法。以一个例子说明课件制作的过程。该方法简单好用,需花
    费较多的时间,但是总体效果比较好,值得应用。
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    一种改进的Roberts 和灰色关联分析的边缘检测算法
    文永革, 何红洲, 李海洋
    2014, 35(4): 637-642. 
    摘要 ( 69 )   PDF(494KB) ( 214 )  
    针对Roberts 算子容易漏检及对噪声较敏感的问题,提出一种改进的基于灰色关
    联分析方法的边缘检测算法GRA-Roberts。通过改进Roberts 算子提高其检测精度和抗噪性能,
    结合灰色关联分析方法,将改进后的Roberts 算子作为参考序列,通过计算灰色关联度来检测
    图像边缘。实验结果表明,GRA-Roberts 算法能有效克服Roberts 算子算法易漏检和对噪声敏
    感的问题,且比其他灰色关联结合算法具有更好的检测效果。
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    基于云模型编码算法的图像消噪研究
    李 丹, 王洪涛
    2014, 35(4): 643-647. 
    摘要 ( 81 )   PDF(2674KB) ( 186 )  
    :为了提高图像消噪的质量,采用云模型编码算法。首先通过正态云发生器产生云
    滴;接着正云滴映射为图像中大于平均灰度的像素,负云滴映射为图像中小于平均灰度的像素,
    不同云滴的编码则表示不同的像素的灰度特征;然后根据编码规则将图像子块分为平滑块和非
    平滑块,平滑块区域保持其增强质量;最后给出了基于云模型编码算法的图像消噪模型和算法
    流程。实验仿真显示该文算法对图像消噪效果最好,能以较大概率找到全局最优解。
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    增强现实辅助维修技术研究进展
    赵守伟, 马东玺, 张 勇, 马飒飒, 于 明
    2014, 35(4): 648-654. 
    摘要 ( 260 )   PDF(2021KB) ( 618 )  
    增强现实技术应用于复杂装备维修,可增加维修保障工作信息量与对复杂维修任
    务及维修过程的理解能力,提高维修保障效率。在分析当前典型增强现实原型系统基础上,研
    究了增强现实技术在复杂装备维修保障中应用的可行性,提出了增强现实装备维修中关键技术
    的解决途径,并对增强现实技术的发展趋势进行了展望。
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