图学学报

Select

2013年第4期目录

2013, 34(4): 0-0.

摘要 ( 43 )

PDF(388KB) ( 163 )

相关文章 | 计量指标

Select

图与图学

何援军，童秉枢，丁宇明，蔡鸿明，张强

2013, 34(4): 1-5.

摘要 ( 39 )

PDF(494KB) ( 181 )

图与文字、数字一样，在人类的社会进步、经济建设和科技发展过程中起
着不可替代的作用。但图与图学的定义与地位从历史和当前角度来看，仍是一个没有深刻和
系统阐明的问题。现在的工程图学、计算机图形学、计算机图像学等各有自己的学科定义、
定位以及各自独立的发展道路，但由于没有与图和图学相关联，致使这些学科呈现出某种分
散性和局限性。从形（几何）的角度揭示图的本质，给出了形与图的科学表述。提出“大图
学”概念，整合分散在其他学科中的与图相关的科学与技术。重新认识与定位图学的地位和
作用，给出它的定位与定义，构建了图学学科的整体框架和三级学科分类体系。认为文学、
数学、图学三者构成了科学与工程发展的基础，昭示了图学的基础性和重要性。

相关文章 | 计量指标

Select

基于栅格的全局光子图重建

蔡鹏, 孔德慧, 尹宝才

2013, 34(4): 10-15.

摘要 ( 50 )

PDF(954KB) ( 172 )

基于光子图的光子映射算法能产生高质量的照片级图像。对于光照复杂的
场景，光子图需要存储大量光子以提高生成图像的质量，这不仅占用大量的内存空间，而且
光照估计的时间长。论文提出基于栅格的全局光子图重建的算法，即在光子包围盒被栅格化
后，其非空栅格中一定比例的光子被用来重建新的光子图，并保证重建前后栅格内光子能量
和守恒，这使得重建前后光子图的光照估计的效果相近。通过增加特定栅格中的重建光子数
目，能有效减少由几何偏差引起的光照估计误差，增强直接聚焦（焦散）和间接聚焦光照的
绘制效果；并使用简单方法检测生成图像中少量噪声，增加少量采样即可有效减少相应的噪
声。全局光子图重建算法的计算成本低，并保持生成图像的视觉独立性。

相关文章 | 计量指标

Select

一种基于图像分解的乱针绣模拟生成方法

项建华，杨克微，周杰，孙正兴

2013, 34(4): 16-23.

摘要 ( 48 )

PDF(6587KB) ( 242 )

常州乱针绣是一种具有地方文化特色的绣艺品种，亟待使用先进技术进行
保护和传承。论文提出了一种基于图像分解的乱针绣艺术效果模拟生成方法:将图像分解成
不同的对象区域、矢量场和图像细节信息后，通过一种多层绘制技术模拟乱针绣的多层叠加
效果，同时，建立模拟乱针绣针法的针法库，为使绘制结果更具真实感，模拟单根绣线方法
也一并提出。实验结果表明，该方法能有效再现乱针绣艺术效果，为乱针绣数字化传承技术
研究奠定了基础。

相关文章 | 计量指标

Select

一种融合区域笔划和梯度笔划的油画生成方法

叶鹏，王长波，朱巧明，张康，刘玉华

2013, 34(4): 24-28.

摘要 ( 67 )

PDF(2715KB) ( 205 )

基于笔划的油画生成是油画生成中最为重要的技术，它模拟真实画家使用
笔划的创作过程，以达到逼真的手绘作品的效果。分析了基于图像分割的区域笔划生成油画
的优缺点，提出一种融合区域笔划和梯度笔划的油画生成方法，首先通过图像分割生成区域
笔划，然后根据图像分割水平确定梯度阈值筛选出梯度笔划。通过实验可以看出，该方法生
成速度较快，不仅使笔划更加灵活多变，而且可以弥补区域笔划生成所产生的缝隙。

相关文章 | 计量指标

Select

基于多特征融合的行人检测

胡彬，赵春霞，孙玲

2013, 34(4): 29-34.

摘要 ( 55 )

PDF(637KB) ( 246 )

研究了3 种不同类型的特征算子：梯度直方图（HOG），基于Gabor 变
换的局部二值特征直方图（LGBPHS）和基于剪切波变换的直方图（HSC）在基于图像的
行人检测中的应用。提出了基于多特征融合的检测算子，对单一特征进行L1 范式规格化
之后，将3 个特征融合为一个高维的拥有大量信息的新特征，之后引入偏最小二乘法（PLS）
进行特征降维，得到最终的人体特征。利用线性SVM 作为分类器，在INRIA 人体库上进
行了实验，结果表明，融合后的特征极大的提高了检测率，在FPPW=10-5 时，检测率达到
了95.6%。

相关文章 | 计量指标

Select

视觉特征保持的网格模型简化算法

杨大光，胡维多，常波，魏青

2013, 34(4): 35-40.

摘要 ( 58 )

PDF(710KB) ( 165 )

针对二次误差测度算法存在几何特征消失等缺陷，提出了基于顶点视觉特
征度的新的网格模型简化算法。该算法采用半边折叠，通过引入顶点视觉特征度来优化了二
次误差测度，从而改变边折叠的顺序，使模型中的突出视觉特征更多的被保留下来。视觉特
征度通过顶点平均曲率熵来定义，它反映了顶点中心区域的视觉变化情况。实验表明，该算
法高效、可靠、能很好保持模型的视觉特征。

相关文章 | 计量指标

Select

一种改进的菱形搜索算法

孙秀娟，杨德运，侯迎坤

2013, 34(4): 41-45.

摘要 ( 95 )

PDF(536KB) ( 181 )

DS（Diamond Search, DS）算法曾被MPEG4 标准采用，是目前公认的一
种较好的搜索算法。但当运动矢量较小时，菱形搜索算法速度较慢。提出了一种改进的菱形
搜索（Improved Diamond Search, IDS）算法，加入了粗定位和强化的半路停止操作。大量的
车辆跟踪实验表明，IDS 算法在保证搜索性能的基础上增加了搜索速度，为模板匹配提供了
更加有效的技术支持。更有对比实验揭示了该算法对轨迹突变的不敏感性。

相关文章 | 计量指标

Select

二维图形最狭长包络矩形的求解原理及方法

周敏，郑国磊，陈树林

2013, 34(4): 46-53.

摘要 ( 67 )

PDF(720KB) ( 346 )

：最狭长包络矩形是二维图形的一个潜在几何属性，可作为平面外形智能设
计、板料优化排样及图像自动识别的重要依据。目前国内外尚无此课题的专门深入研究。提
出了最狭长包络矩形的概念，将任意二维图形的最狭长包络矩形的求解转化为对其凸包的最
狭长包络矩形的求解。明确给出了过凸包上给定4 个顶点的包络矩形的包络角及长宽比求解
公式，并通过分析包络角及长宽比求解公式之间的关系，证明了凸多边形至少存在一条边与
其最狭长包络矩形的一条边共线。基于该定理，求解并比较与二维图形的凸包的n 条边分别
共线的n 个包络矩形的长宽比，得到了二维图形的最狭长包络矩形。最后用实例验证了定理
和求解方法的正确性和应用效率。

相关文章 | 计量指标

Select

空间两三角形的相交问题

于海燕，何援军

2013, 34(4): 54-62.

摘要 ( 70 )

PDF(693KB) ( 338 )

重点考虑几何奇异问题，同时兼顾算法的效率。运用“分而治之”的方法从
一维解得到二维解，进而得到三维解，将空间问题变为平面问题、线性问题。基于几何代数
化依赖于坐标系，引入“计算坐标系”，简化了几何的表述与关系的类型，使“几何奇异”状态
最后归结为平面上线段被三角形裁剪时的共点、共线问题，简单而明晰，从而可从理论上保
证算法的鲁棒性，以平面处理的形式给出了两个空间三角形求交的完整解决方案。测试证明，
几何关系、几何奇异类型与计算的简化足以弥补因“变换”而增加的额外开销。算法的速度也
能达到实用要求——在笔记本电脑上也能达到每秒100 万对三角形的相交计算。

相关文章 | 计量指标

Select

基于Lupas q-模拟Bernstein 算子的广义Bézier 曲线

韩力文，楚瑛，李丁，刘凤

2013, 34(4): 63-68.

摘要 ( 147 )

PDF(5092KB) ( 202 )

提出了一种全新的广义Bézier 曲线。首先，从Lupas q-模拟Bernstein 算
子出发，得到了一组有理函数，该函数带有一个形状参数，是经典Bernstein 基函数的自然
推广。然后，构造了相应的广义Bézier 曲线，本文称之为Lupas q-Bézier 曲线，并研究了
其基本性质。Lupas q-Bézier 曲线具有与经典Bézier 曲线相类似的升阶公式和de Casteljau
算法。

相关文章 | 计量指标

Select

二射影对应面束与二次曲面

刘阜平，丁勇

2013, 34(4): 69-72.

摘要 ( 58 )

PDF(427KB) ( 197 )

利用正投影法首次系统说明了固有线为底的二射影对应面束，如果平移或
旋转其中之一，可以分别形成各种二次柱面、二次锥面、单叶双曲面和双曲抛物面。二射影
对应面束，如果选择合适的截平面，可以得到两对对应合同线束。合同线束是否同向共面是
二次曲面存在圆截口的充分必要条件。

相关文章 | 计量指标

Select

NURBS 曲线的收敛性分析

石茂

2013, 34(4): 73-75.

摘要 ( 47 )

PDF(464KB) ( 213 )

主要对NURBS 参数曲线关于权因子i
   时的收敛性进行分析。主要
讨论了NURBS 参数曲线的一致收敛性、非一致收敛性、逐点收敛性。基于同胚的概念与性
质，给出了高次有理参数曲线的L1 收敛的分析。

相关文章 | 计量指标

Select

明清古建筑信息模型设计平台研究

王茹，孙卫新，徐东东

2013, 34(4): 76-82.

摘要 ( 98 )

PDF(984KB) ( 291 )

：相对于我国古代先进的建筑技术成就，我国在古建信息化方面还比较落后，
急需利用现代信息技术对古建筑保护和开发进行探索和研究。BIM 技术的引入为古建筑的
保护研究提供了新的途径，在深入研究古建筑构件构造特点、建造规律、装饰彩绘以及历史
文化等的基础上，研发了古建筑信息模型设计平台。该平台不仅为古建筑构件信息模型库的
建立和管理提供了基础平台，而且还可以为古建筑的修缮和复原、古建筑的研究以及古建筑
虚拟现实系统等提供精确的信息。

相关文章 | 计量指标

Select

基于特征线段匹配的救援机器人建图方法

许国玉，曹虎辰，刘少刚

2013, 34(4): 83-87.

摘要 ( 49 )

PDF(602KB) ( 276 )

针对救援机器人的环境识别及其建图(SLAM)问题，提出了一种基于特征
线段匹配的方法。通过激光雷达获取环境信息，采用特征线段提取匹配的方法提高了系统运
行速度，在救援机器人移动过程中，系统能够及时、准确地进行全局地图更新。在救援环境
中，利用救援机器人进行环境识别及建图，实验结果表明：采用基于特征线段匹配方法实现
建图，能够得到较完整的环境地图，其方法具有很好的实用性。

相关文章 | 计量指标

Select

基于数值方法的内超环面齿轮齿廓离散建模

洪玫，姚立纲

2013, 34(4): 88-93.

摘要 ( 83 )

PDF(1360KB) ( 169 )

：超环面行星蜗杆传动系统中的关键零件内超环面齿轮的齿面是一种复杂的
空间曲面。为了实现复杂曲面的数控加工和采用有限元方法对其进行接触分析时，能否获得
精确的内超环面齿轮的实体模型是解决问题的关键。本文针对内超环面齿轮数字化建模问
题，根据内超环面齿轮的数学模型，对其螺旋齿面进行网格划分，提出基于数值方法的内超
环面齿轮离散建模方法。该方法采用截平面蔟将内超环面齿轮模型离散成数据点云，从而获
得内超环面齿轮离散模型，为后期的复杂曲面插值重构提供了基础。

相关文章 | 计量指标

Select

基于稀疏模型的人脸姿态估计

邱丽梅，吴龙，晋芳伟，熊昌炯

2013, 34(4): 94-97.

摘要 ( 68 )

PDF(2014KB) ( 177 )

针对现有的人脸姿态估计方法易受“自遮挡”影响，采用改进的ASM 算法
提取人脸特征点，并利用人脸形态的几何统计知识来估计人脸特征点的深度值。以人脸主要
特征点建立人脸稀疏模型，在利用相关人脸特征点近似估计人脸姿态后，通过最小二乘法精
确估计三维人脸空间姿态。实验结果表明，对于“自遮挡”情况，该方法仍有较好的估计结果，
与同类方法比较具有良好的姿态估计精度。

相关文章 | 计量指标

Select

造桥机结构的有限元仿真分析

张建超，王军，刘涛，路永婕

2013, 34(4): 98-104.

摘要 ( 59 )

PDF(1830KB) ( 167 )

为了研究造桥机的静力学性能，利用ANSYS 有限元软件对造桥机进行有
限元分析，并对造桥机进行静力学试验。首先介绍了造桥机的整体结构和工作原理，然后
建立造桥机的有限元模型，接下来对造桥机的移机就位、制梁前、制梁和调移下导梁等具
有代表性的工况进行静力学性能仿真分析，并对分析结果进行详细的论述。最后，对造桥
机进行一系列静力学性能试验，结果表明：利用ANSYS 对造桥机进行的静力学性能分析结
果与试验结果较为吻合，对造桥机的设计和生产具有积极的指导意义。

相关文章 | 计量指标

Select

基于虚拟样机技术的铁路货车轴端电机结构设计

王恒亮，陆正刚，孙效杰，张宝安

2013, 34(4): 105-111.

摘要 ( 41 )

PDF(1066KB) ( 174 )

介绍了虚拟样机技术和Pro/E 软件，描述了铁路货车轴端电机的结构和功
能特点及其虚拟样机模型的三维设计流程。讲述了模块化理念和并行设计方法在轴端电机总
体设计中的应用，并详细描述了参数化设计方法在轴端电机详细设计中的应用，主要包括零
部件尺寸参数化、装配约束参数化及Pro/E 提供的“外部复制几何”和“使用参照”两种参数化
工具。以永磁体厚度作参数化变量为例，介绍了多学科分析在轴端电机结构设计中的作用。
通过铁路货车轴端电机结构设计的实践表明：先进的三维设计技术和卓越的多学科分析方法
是基于虚拟样机技术的产品结构设计的重要工具和组成部分,能有效缩短设计周期、减少设
计成本，并能保证产品满足使用者的需求。

相关文章 | 计量指标

Select

多样化虚拟人群生成方法研究

郑利平，张娟，赵建明，刘玉飞，刘晓平

2013, 34(4): 112-118.

摘要 ( 38 )

PDF(1120KB) ( 192 )

：对于人群仿真中的人物角色来说，如果所有的虚拟人物外观都一样，那么
就会给人简单复制品的感觉，真实感较差。研究人群角色外观的多样性问题，分别从角色模
型多样化，纹理多样化和姿态动作多样化等方面进行讨论，采用Hasler 模型库实现角色身
高以及体型的差异化，通过纹理模板实现角色外观的多样化，并通过嵌入骨骼技术为模型赋
予不同动作。实验结果表明本方法可生成效果较好、外观各异、动作多样的虚拟人群。

相关文章 | 计量指标

Select

基于粒子系统的大分子三维常规表达可视化

吕智涵，苏天赟

2013, 34(4): 119-125.

摘要 ( 35 )

PDF(1074KB) ( 281 )

随着众包成为大数据问题的流行解决方案，虚拟社区逐渐被应用到科学研
究中，并借助手机交互，人们在追求高质量渲染的同时也开始探索渲染方法的普适性。本文
研究一种蛋白质大分子三维可视化方法，该方法通过粒子系统管理大量原子，改进着色方法
减少每个原子渲染时间，可以表达甘草和范德华模型，二级结构等常规表达。选取从103 至
105 尺度的分子作为用例，与流行方法比较静止和交互时的效率，均具有更高效率，更适于移
动平台。对分子结构进行域分解优化，进一步提高交互性能。成果发布至手机，可流畅运行。

相关文章 | 计量指标

Select

船舶集控室虚拟仿真系统的设计与实现

沈浩生，张均东，曾鸿

2013, 34(4): 126-131.

摘要 ( 58 )

PDF(5367KB) ( 201 )

在分析现有虚拟现实技术与船舶集控室的基础上，采用3D-MAX 与XNA
分别实现了三维模型的建立与虚拟场景的漫游和交互，应用C#语言编写了集控室的二维模
拟软件，通过UDP 协议实现了三维虚拟场景与二维模拟软件之间的通讯。根据光照效果的
数学模型，采用高级着色语言(HLSL)开发了一种基于GPU 的着色器，降低了GPU 与CPU
之间的传输负荷，增强了虚拟场景真实感。

相关文章 | 计量指标

Select

泛土木水利工程制图教学内容体系改革探讨

张满栋，梁国星，杨胜强，赵洪生

2013, 34(4): 132-134.

摘要 ( 63 )

PDF(400KB) ( 230 )

在分析当前土木、水利工程制图教学内容体系现状的基础上，阐述了作者
对实现泛土木水利工程制图教学内容体系改革的设想和实现方式。具体举措如下：（1）积
极引入计算机二维和三维绘图内容，使学生尽早适应当前工程制图教学内容发展；（2）整
合传统土木、水利工程制图教学内容，提炼两大类型的公共部分，兼顾两大类型相异部分，
齐头并进，实现了泛土木水利工程制图教学内容的有机融合；（3）以国家标准《技术制图》
术语为基础，兼顾专业制图传统术语，妥善处理它们之间的差异。这不仅方便于教学安排，
也有益于培养泛土木水利工科人才，扩大学生知识面，增强学生就业能力。

相关文章 | 计量指标

Select

工业设计ABS 模型制作教学体验的现状与探索

林佳欣，王华斌，冯学伦，曾舒婷，陈曦

2013, 34(4): 135-139.

摘要 ( 32 )

PDF(577KB) ( 222 )

ABS 塑料模型制作是现代工业设计教学中的重要环节。我国高校设计专
业模型制作教学体验的支持相对不完善，影响了ABS 塑料模型制作的教学体验。为改善这
一现状，调查分析高校设计专业ABS 塑料模型制作教学体验建设及参与具体过程的实验，
进行各方面积极有效的探索，能避免不必要的返工、材料浪费及机器损耗，有效丰富ABS
塑料模型制作的教学体验。对高校工业设计专业的教育建设和学生能力的发展具有重要意
义。

相关文章 | 计量指标

Select

基于BP 神经网络的计算机绘图课程教学质量评价的研究及应用

罗菊川，卿艳梅

2013, 34(4): 140-145.

摘要 ( 47 )

PDF(560KB) ( 198 )

计算机绘图是一门专业基础课，具有很强的实践性，要求授课老师理论与
实际操作相结合进行授课。如何提高教学质量是当今高校教育的重点，而客观、准确地评价
教学质量对于提高教学质量有着积极而重要的意义。在制定评价指标体系的基础上，利用
BP 神经网络理论构建合理、有效的计算机绘图教学质量评价模型，并对学校的计算机绘图
课程的教学质量进行了评价，找出存在的问题，为今后的教学改革提供方向。

相关文章 | 计量指标

Select

空间思维与制图教学

刘佳

2013, 34(4): 146-149.

摘要 ( 78 )

PDF(368KB) ( 274 )

论述了空间思维的基本概念，指出了空间思维与形象思维的联系与区别。
通过分析空间思维的两个基本特性，指出在制图教学中应针对空间思维的特性，设计有针对
性的训练题目来培养和提高学生的空间思维能力。计算机三维绘图软件的引入也会促进学生
空间思维能力的提高。总之，培养学生的空间思维能力，既要加强制图实践训练，又要有正
确思维方法的引导。

相关文章 | 计量指标

Select

复杂背景下车辆跟踪的改进算法及逆行检测

郭锋，王秉政，杨晨晖

2013, 34(4): 150-153.

摘要 ( 34 )

PDF(436KB) ( 234 )

针对复杂背景下车辆跟踪准确率低的情况，提出了一种改进的算法，采用
多边形车辆跟踪窗口和更准确的预测搜索区域，进行多特征匹配车辆的跟踪算法，并应用于
道路的车辆逆行检测。实验结果表明，该算法在满足实时性和稳定性的前提下，提高了车辆
跟踪的准确率。

相关文章 | 计量指标

Select

对现行“道路工程制图标准”的修改意见和补充建议

马智英

2013, 34(4): 154-158.

摘要 ( 71 )

PDF(556KB) ( 224 )

从道路工程制图教学与道路工程设计绘图的经验和体会出发，对现行“道
路工程制图标准” (GB50162—92)中，有失严谨或严密、不易理解和应用以及相对于“技术制
图”国家标准较为陈旧的某些条款进行了分析，并对相关条款提出了修改意见。同时，对标
准中剖面图和断面图的基本表示法、规定画法及视图的简略画法等提出了补充建议。目的在
于引起广泛的讨论，以促进现行“标准”的尽快修订。

相关文章 | 计量指标

Select

基于HSV 色彩空间与数学形态学的车牌定位研究

常巧红，高满屯

2013, 34(4): 159-162.

摘要 ( 77 )

PDF(1003KB) ( 397 )

车牌识别系统在高速路收费口与住宅小区车库管理中得到越来越多的应
用，车牌定位是整个识别系统实现的前提。基于灰度图像的定位方法和基于彩色车牌图像的
定位方法，实现效果均不大理想。在充分利用车牌先验信息的基础上，提出基于HSV 色彩
空间与数学形态学的车牌定位方法。先利用色彩信息对可能包含车牌目标的区域进行过滤，
再利用数学形态学技术生成连通区域，判断并生成正确的车牌区域，最后,使用radon 变换进
行倾斜校正。

相关文章 | 计量指标

过刊目录