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    前沿探索与综述
    2013年第2期目录
    2013, 34(2): 0-0. 
    摘要 ( 28 )   PDF(130KB) ( 35 )  
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    图形学与可视化
    一种平面点集Voronoi 图的细分算法
    寿华好, 袁子薇, 缪永伟, 王丽萍
    2013, 34(2): 1-5. 
    摘要 ( 77 )   PDF(386KB) ( 173 )  
    Voronoi 图是计算几何中的重要概念之一,在计算机图形学、计算几何、
    计算机辅助几何设计、有限元网格划分、机器人轨迹控制、模式识别、气象学和地质学研究
    中得到广泛应用。借助于四叉树和区间算术,提出了一种新的构造平面点集Voronoi 图的细
    分算法, 并且和经典的增量算法、栅格扩张法进行了比较, 结果显示新细分算法更为有效。
    最重要的是细分算法原理简单,很容易编程实现。
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    基于约束误差判据的动态地形可视化算法
    于 萍, 张彩明
    2013, 34(2): 7-12. 
    摘要 ( 48 )   PDF(625KB) ( 179 )  
    在动态地形可视化中,误差判据决定着每帧需要绘制的三角形结点个数,
    决定着渲染地形的真实度和算法效率。常用的屏幕误差计算方法,在实时绘制阶段为避免
    T-连接和裂缝的生成,需要大量的维护工作并产生大量冗余三角形,不利于地形的实时绘制。
    论文利用局部地形粗糙因素约束嵌套误差判据球,能较好的体现地形的局部细节,同时减少
    平坦地区冗余三角形的产生。并利用延迟判断的帧间连贯性减少实时绘制时的计算量,进一
    步提高算法效率。实验结果表明,利用带约束的误差判据的动态地形可视化算法能够有效减
    少冗余三角形,在体现地形真实效果的同时有效提高算法效率。
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    基于视差区域分割的动态规划立体匹配算法改进
    王敬东, 陈 思, 李秀馨, 许丽红
    2013, 34(2): 13-20. 
    摘要 ( 68 )   PDF(785KB) ( 247 )  
    基于动态规划的立体匹配算法在较低的硬件条件下,也可以满足实时性的
    要求,因此,可以在基于立体视觉的机器人导航避障系统中应用。但传统动态规划算法存在
    匹配精度不高、易出现分散畸变点等问题,因此,论文对动态规划算法初始匹配代价求取、
    路径寻径及回溯等加以改进。在初始代价求取阶段,提出了一种变窗口能量聚集法,通过获
    取场景的视差变化区域与视差连续区域的位置信息,从而使像素点在能量聚合时能够根据视
    差变化自适应地调整聚合窗口的大小,使能量聚合方式更加合理,提高了初始视差的准确性;
    在路径寻径及回溯阶段,使用多路径寻径回溯法,保留更多的可靠点,减少了误匹配现象的
    发生。因此,提高了立体匹配的匹配精度,并具有较好的实时性。
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    多焦点圆及其椭圆和卵圆
    管贤根, 管 杰
    2013, 34(2): 13-64. 
    摘要 ( 51 )   PDF(610KB) ( 236 )  
    卵圆是人们熟悉而尚未认识的基本图形。为探讨对卵圆的认识,论文提出
    多焦点圆概念,以多焦点圆的原理和方法,揭示标准椭圆和卵圆的内在规律。椭圆有线性两
    焦点和棱形四焦点两种标准类型,卵圆是特定条件的纺锤形四焦点圆。通过分析和建立标准
    椭圆与卵圆的参数与特征参数关系,给出一种特殊的参数模拟计算方法,并列举实例,对椭
    圆和卵圆有了新的基本认识。
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    机器人视觉Kalman 和FIR 滤波稳像算法设计与比较
    金英连, 王斌锐, 徐 崟
    2013, 34(2): 21-25. 
    摘要 ( 63 )   PDF(537KB) ( 211 )  
    :稳像是提高基于视觉的移动机器人作业精度的关键。论文建立了完整的稳
    像算法流程,包含图像运动学模型、KLT 特征提取、SAD 特征匹配和滤波算法;设计了运
    动参数的Kalman 和FIR 滤波算法;并利用MATLAB 实现了运动参数的Kalman 和FIR 滤波
    器;仿真验证和对比分析了Kalman 和FIR 滤波器对运动参数的去抖效果。结果表明,机器
    人视觉稳像中,Kalman 滤波效果优于FIR 滤波。用VC++和OpenCV 编程实现了基于Kalman
    滤波的机器人视觉稳像软件,在双机器人移动平台上开展了实验,稳像计算时间小于视频采
    样时间,系统满足机器人对接作业实时性和精度要求。
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    基于RBF 神经网络集成的三维模型分类和检索
    陈俊英, 王羡慧, 方亚萍
    2013, 34(2): 26-30. 
    摘要 ( 70 )   PDF(230KB) ( 242 )  
    :针对单个神经网络难以对复杂的三维模型特征空间有足够的优化能力和泛
    化能力的问题,用Boosting 方法变种和基于粒子群训练的RBF 神经网络,形成特征空间对
    应的多个神经网络,然后将神经网络集成,给出三维模型的分类信息。在三维模型检索时,
    将神经网络集成输出的分类信息和特征空间上的距离信息进行加权计算,得到三维模型之间
    的相似度。实验结果表明,基于RBF 神经网络集成的分类方法能有效提高三维模型的分类
    准确率;同时,考虑特征空间上模型间的距离和语义分类层次上模型间的距离,能够大大提
    高三维模型的检索精度。
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    缺陷板材非规则件优化排样
    董德威, 颜云辉
    2013, 34(2): 31-37. 
    摘要 ( 49 )   PDF(467KB) ( 170 )  
    针对理论上属于NPC 问题的非规则件优化排样问题,论文提出一种基于
    小生境技术的自适应遗传模拟退火算法与基于内靠接临界多边形最低点的启发式布局算法
    相结合的方法。考虑到算法中交叉概率和变异概率的选择影响到算法收敛性,提出了自适应
    的交叉概率和变异概率,通过基于小生境技术的遗传模拟退火算法对非规则件排样的最优顺
    序和各自的旋转角度进行优化搜索。将非规则件定位在有缺陷原材料和非规则件多边形的内
    靠接临界多边形最低点以实现个体的解码,同时避开了原材料表面缺陷。排样实例表明,该
    优化排样算法行之有效,具有广泛的适应性。
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    汽车线束工艺工序及工序关系自动生成
    朱吉满, 徐本柱, 凌欣南, 刘晓平
    2013, 34(2): 38-46. 
    摘要 ( 28 )   PDF(394KB) ( 304 )  
    快速、准确的从复杂的线束图纸中识别出各道工序以及其相互间约束关系
    是制定工艺路线的基础。本文依据汽车线束相关领域知识并结合线束构件的工艺特性,建立
    了线束工艺图模型,研究如何自动识别线束工序的算法,最后引入约束矩阵描述各道工序间
    的相互关系,为线束工艺规划和生产调度打下良好的基础。
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    基于非线性扩散均值漂移的Retinex 雾天图像清晰化算法
    张洪坤, 薛模根, 周浦城
    2013, 34(2): 47-51. 
    摘要 ( 43 )   PDF(536KB) ( 233 )  
    针对传统Retinex 算法在处理雾天图像时,易在明暗对比强烈处产生光晕
    现象以及处理后图像存在的色彩失真问题,论文提出了一种基于非线扩散均值漂移平滑的
    Retinex 雾天图像清晰化算法。首先,采用小波变换调整景物信息在图像中的动态范围分布;
    然后,采用局部非线性扩散均值漂移滤波器对图像进行平滑来估算入射光照信息,进而获得
    景物的反射光照信息;最后,在lαβ 彩色空间利用处理前后图像的色饱和度差异来进一步补
    偿由于图像平滑所造成的色饱和度损失。实验结果表明,提出的算法能够明显提高图像的清
    晰度,并有效克服色彩失真和光晕伪影现象。
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    几何设计与计算
    回转曲面的可展切曲面
    毛 昕, 杨静林, 马明旭
    2013, 34(2): 65-71. 
    摘要 ( 65 )   PDF(403KB) ( 172 )  
    :论文系统地提出了构造回转曲面的可展切曲面及它们间映射分析的理论与
    方法,建立了回转曲面可展切柱面和可展切锥面的数学模型以及曲面间的映射关系。根据回
    转曲面及其可展切曲面间微分长度比的理论分析,推出了映射中极值映射曲线和等距映射曲
    线的微分方程,通过整体和局部的变形分析,可以准确地掌握回转曲面与其可展切曲面间映
    射中的变形情况。
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    三次Bézier 曲线与圆弧有重合点时的Hausdorff 距离
    张松枝, 王旭辉*, 唐 烁
    2013, 34(2): 72-75. 
    摘要 ( 71 )   PDF(247KB) ( 169 )  
    :Hausdorff 距离常用来度量两条曲线的匹配程度,因此,它可以用来度量
    三次Bézier 曲线与圆弧之间的逼近程度。论文给出了三次Bézier 曲线与圆弧在中点重合时,
    它们之间的Hausdorff 距离表达式;以及三次Bézier 曲线与圆弧在一般情况重合(除端点外)
    时的Hausdorff 距离表达式。通过这些表达式可以直接得出三次Bézier 曲线与圆弧之间的
    Hausdorff 距离。
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    数字化设计
    基于参数化设计的三维桥梁模型构建
    吴学毅, 刘军收, 尹 恒
    2013, 34(2): 76-82. 
    摘要 ( 90 )   PDF(367KB) ( 238 )  
    :参数化设计是几何体建模的重要手段,而桥梁的三维可视化是当今桥梁信
    息化的发展趋势。论文针对桥梁外观参数化模型可视化的需要,对几何体参数化建模的原理
    和方法进行了深入探讨。结合桥梁结构特点,分析了主要桥梁组件结构(如T 梁、盖梁柱
    式墩、轻型桥台等)构件图的几何和拓扑关系,对组件进行了参数化设计,实现组件的三维
    建模;并对组件中特殊图元(如圆弧倒角形墩柱、桥台近似锥面护坡)的绘制算法进行详细
    研究;根据各组件间空间位置的拓扑关系,利用参数化变量驱动计算各组件空间位置坐标,
    进行桥梁的快速拼接。完成的桥梁三维参数化建模以参数为驱动,用户可以对设计结果进行
    可视化修改。所实现的三维参数桥梁可视化系统具有模型构建精致,参数化建模彻底、建模
    速度快,参数分类清晰,可视化效果好的特点。
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    基于免疫遗传算法的工程图自动调优技术
    朱学敏, 王宗彦, 杨 芬, 吴淑芳, 陆春月
    2013, 34(2): 83-88. 
    摘要 ( 43 )   PDF(361KB) ( 154 )  
    :针对目前三维模型参数化变型后,工程图自动生成方法中出现的视图布局
    不合理、比例失调、标注混乱等问题,及现有调图技术的局限性,论文提出采用免疫遗传算
    法对工程图进行优化调整。实现了基于模板参数化驱动后工程图的自动更新与视图布局、视
    图比例及其各种标注位置等的优化调整。实验证明该方法可以实现智能化快速出图,保证设
    计的准确性,提高设计效率和质量。
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    无人机地面控制台人机布局优化设计
    黄育龙, 余隋怀, 杨延璞, 李 正
    2013, 34(2): 89-93. 
    摘要 ( 82 )   PDF(423KB) ( 180 )  
    无人机地面控制台布局直接关系到无人机的发射和飞行安全。在对无人机
    地面控制台进行人机工程分析的基础上,结合控制台布局的设计原则和“人”的因素,提出了
    无人机控制台布局的改进方法。以某型号无人机控制台布局设计优化为实例,应用Jack 软
    件对布局进行了视域、可达域的分析,验证了改进后方案的合理性。
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    建筑协同设计的模型视图管理应用研究
    周 成, 邓雪原
    2013, 34(2): 94-97. 
    摘要 ( 62 )   PDF(293KB) ( 167 )  
    建筑设计活动涉及多专业协同以及大量信息的共享与交换,而模型视图信
    息是这些信息的重要部分。模型视图管理是建筑协同设计的关键技术之一,是协调多专业信
    息交换与共享的重要问题。据此,论文研究了基于图层和基于对象的视图管理技术特点,并
    结合建筑设计阶段协同设计的特点,提出了二维建筑CAD 协同设计的视图管理实施方法和
    基于三维模型的协同设计的视图管理实施方法;基于上述方法分别在AutoCAD 和Revit 的
    软件平台实施了协同设计模型视图管理的方法。
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    建筑协同设计的CAD 专业标准应用研究
    林良帆, 邓雪原
    2013, 34(2): 101-107. 
    摘要 ( 42 )   PDF(304KB) ( 182 )  
    建筑协同设计是促进勘察设计企业信息化建设的关键因素,而CAD 专业
    标准的建立是实施建筑协同设计的前提和基础。由此,论文针对建筑CAD 专业标准进行了
    系统性的研究,阐述了国内建筑CAD 专业标准的发展与现状,指出其中存在的各种问题,
    并结合上海华东发展城建集团在推广建筑协同设计平台过程中成功应用CAD 专业标准的案
    例,给出了具体的解决方法。最后对CAD 专业标准在建筑协同设计中的应用做出了总结,
    并对未来基于BIM 的建筑协同设计平台进行了展望。
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    基于UG 参数化设计系统的研究
    史丽媛, 祝锡晶, 马继召
    2013, 34(2): 108-112. 
    摘要 ( 113 )   PDF(543KB) ( 431 )  
    :论文是以功率超声珩磨装置的参数化建模为例,在一般零件参数化设计的
    基础上,提出了一种基于草图装配和草图约束的参数化设计方法。此方法是利用UG 建模里
    的草图功能,在对零件模型进行几何约束和尺寸约束的基础上,用函数表达式建立多个零部
    件的变量尺寸与装配草图的关系,通过对装配草图里设计变量尺寸的管理,实现整个装置零
    部件之间的联动。
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    交互设计与虚拟现实
    基于Petri 网和语义网络的虚拟维修过程建模与应用
    刘家学, 刘 涛, 耿 宏
    2013, 34(2): 113-118. 
    摘要 ( 45 )   PDF(410KB) ( 243 )  
    针对当前虚拟维修过程中模型庞大,维修流程不可反复,部件间关系描述
    混乱等问题,论文提出一种Petri 网和语义网络结合的过程建模方法——TJ(Training Join)网。
    TJ 网上层利用语义网络对部件进行层次结构分解和资源规范聚类,实现子部件间逻辑互联;
    下层运用Petri 网的变迁和触发规则提炼出Petri 网元素模型,提高模型的通用性和建模效率。
    同时模型中的状态收集模块可实现部件属性状态间信息共享。最后,以虚拟维修平台中飞机
    电子设备架的维护为例,验证了TJ 网的有效性。
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    基于参数化动作描述的虚拟维修过程仿真
    王丰产, 孙有朝
    2013, 34(2): 119-124. 
    摘要 ( 62 )   PDF(377KB) ( 192 )  
    :在虚拟人执行维修动作的过程中,参数化动作描述起到了虚拟人动作和自
    然语言维修指令之间的桥梁作用,是为了规范虚拟人执行维修任务动作。论文在参数化动作
    描述和智能虚拟维修训练环境的基础上,构建了维修任务分解模型和动作库;以参数化动作
    描述为基础,提出了用于3D 虚拟人维修动作仿真的虚拟维修实时执行层次结构。最后,通
    过某型起落架维修任务对参数化动作和仿真架构可行性进行验证,结果表明,基于参数化动
    作描述描述的动作库可以很方便的进行维修过程仿真。
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    图学教育
    中美工程制图及CAD 系列课程及教育比较
    张彦娥, Chulho Yang, 李 丽
    2013, 34(2): 125-129. 
    摘要 ( 68 )   PDF(216KB) ( 231 )  
    工程制图系列课程是工科专业本科生的基础课程。课程向学生传授技术制
    图和机构零件的表达方法和技术,以及CAD 软件系统的使用方法。文章从实际教学的第一
    手材料出发,对中美两校同类课程的教学目标、课程内容和学生对课程评价进行了比较。对
    课程改革提出了建议和意见。
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    基于特征轮廓的立体构型方法
    张秀芝, 闫 冠, 张云辉, 侯洪生
    2013, 34(2): 130-135. 
    摘要 ( 40 )   PDF(310KB) ( 221 )  
    工程图学课程中大多数立体结构都可以看成是由特征轮廓经过拉伸、切割
    或者旋转运动而成型的。结合工程图学系列课程和三维CAD 课程的教学实践,总结出一种
    基于特征轮廓的立体构型方法。从立体的二维视图中提取出表现立体结构形状的特征轮廓,
    经过拉伸、切割、旋转或者运动组合完成立体构型。提出了单特征轮廓、单向多特征轮廓、
    双向单特征轮廓、双向多特征轮廓等立体构型方法。特征轮廓的方法,尤其是双向特征轮廓
    方法可以大大简化立体的构型过程。
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    基于参数化造型设计及表达的工程制图国际化教学实践
    罗会甫, 焦永和
    2013, 34(2): 136-140. 
    摘要 ( 55 )   PDF(327KB) ( 227 )  
    :论文介绍了北京理工大学机械工程专业国际化班工程制图课程的教学设计
    和实践。在教学设计和实践中,面向课程目标,引入参数化造型设计所具有的参数化、变量
    化、几何约束等概念及设计理念;压缩画法几何及视图基础知识,加强以三维造型软件为工
    具的设计及表达能力培养;引入基于装配的零件设计理念,使学生快速掌握凑配设计技术;
    全英文教学,使用一套标准打通课程,同时通过对比分析加深学生对国标的理解。学生经过
    本门课程的学习,在造型设计和工程图表达等专业基础方面,达到或接近传统教学计划经过
    课程设计训练才具备的水平,并具备一定的国际交流专业基础。
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    基于工作过程的“机械图样识读与绘制”学习领域课程开发与设计
    王新荣
    2013, 34(2): 141-147. 
    摘要 ( 42 )   PDF(223KB) ( 195 )  
    基于工作过程教学模式成为目前适应高职教育的有效模式。以机械设计
    与制造专业基础课程“机械制图”与“计算机辅助设计与绘图”的整合为例,探讨对该课程学
    科体系下的知识解构和基于工作过程导向重组,开发与设计、基于工作过程的“机械图样
    识读与绘制”学习领域课程,使课程学习内容与工作内容良好对接,实现上岗工作“零适应
    期”。
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    应用与交流
    Inventor 文档特性快速生成及标题栏国标化技术
    刘 炀, 顾晓彤, 汤传玲, 丁必荣, 王 静
    2013, 34(2): 148-152. 
    摘要 ( 100 )   PDF(272KB) ( 201 )  
    对于Inventor 零部件文档特性和工程图标题栏的信息生成,提出了面向对
    象的API 访问方法。该方法以VB.NET 语言为开发工具,运用Add-In 的方式,把常用的文
    档特性如设计人、审核、图样名称、零件代号等集成到一个简洁的自定义用户界面,提高了
    特性的生成速度;同时对于Inventor 自身提供的标题栏GB1 进行处理,使比例、工艺等断
    裂的数据得到重建,实现了工程图标题栏信息的快速生成及国标化,扩展了Inventor 终端用
    户界面的功能。
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    参数化零部件库建库技术研究与实践
    杨显刚, 何玉林, 杜 静, 金 鑫, 李成武
    2013, 34(2): 153-158. 
    摘要 ( 45 )   PDF(378KB) ( 320 )  
    在论述特征、事物特征表、特征造型与参数化设计的相互关系的基础上,
    提出了基于通用CAD 系统的参数化零部件设计思路。在研究Inventor 平台二次开发的基础
    上,提出了基于Inventor 的参数化零部件库的构建方法和关键的实现代码,并通过实例验证
    了该方法的可行性。
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