图学学报

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2012年第2期目录

2012, 33(2): 0.

摘要 ( 25 )

PDF(166KB) ( 161 )

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一类新疆民族风格的织物图案生成方法

赵海英，徐正光，张彩明

2012, 33(2): 1-8.

摘要 ( 39 )

PDF(1752KB) ( 240 )

独具文化内涵的新疆民族织物图案是中华民族艺术瑰宝的重要组成部分。
为了生成一类具有民族特色或风格的新疆织物图案，如何自动分割织物图案提取风格特征是
一个关键问题。论文以需求为驱动，提出了纹样基因的概念。首先利用连通区域标记法切割
图案，提取分割区域特征，根据投票原则过滤获得纹样基因；然后设计六边形构型，嵌入纹
样基因；按构型旋转变换生成具有民族风格的织物图案。以提取维吾尔族和哈萨克族两类民
族织物图案纹样基因，利用六边形结构堆砌生成图案进行仿真实验，并对图案的风格相似度
进行评价。结论是基于纹样基因的生成算法，不仅能够丰富图案风格化设计素材，而且为传
承民族图案风格设计提供新途径。

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曲率挠率的估计算法及其工艺嵌入

方丽菁，卢卫君，黄文钧

2012, 33(2): 9-13.

摘要 ( 62 )

PDF(254KB) ( 345 )

几何处理和计算机视觉的很多应用依赖于几何性质，尤其是曲线的曲率和
挠率。论文对非参数化的曲线提出了曲率和挠率的离散估计公式，以及消除噪音干扰的加权
因子算法。还通过Maple 程序，筛选统计出常见曲线的部分曲率和挠率参考值，提出理想曲
率的大致范围和理想挠率的大致范围，并考虑嵌入到特定的工艺品中实验。

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高精度自适应的四边形网格重建

刘丽，吕雪，伯彭波

2012, 33(2): 14-20.

摘要 ( 31 )

PDF(330KB) ( 176 )

提出了海量数据点集的四边形网格重建算法。首先根据精度要求简化数据
点，按一定规则连接相邻的简化数据点生成多边形网格，对网格中高斯曲率较大的顶点进行
局部细分提高其精度，然后对多边形网格进行整体细分使其全部转化为四边形网格，最后分
裂度较大的顶点对其进行优化。实验结果表明，算法对拓扑结构较为复杂的海量数据点集的
四边形网格重建是行之有效的。

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面向产品全生命周期的标准件库研究与实现

刘昱，闫光荣，雷毅

2012, 33(2): 21-25.

摘要 ( 81 )

PDF(352KB) ( 194 )

设计数据是制造企业产品生命周期管理中的源头数据，设计数据的标准化、
规范化很大程度决定了整个PLM 系统的应用效果。据此，研究了在设计过程中物料信息的产
生及在PLM 系统中的传递过程以及设计工具软件与PLM 系统的单一数据源理论，提出了面
向产品全生命周期管理的标准件库系统的构建与实现方法；以及实现设计工具软件与PLM 系
统协同应用的方法。基于该理论及方法在SOLIDWORKS 的软件平台上开发实现了面向产品
全生命周期的标准件库系统，所开发系统已在某制造企业的设计部门得到应用，效果明显。

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小型H 型垂直轴风车叶片的设计分析

张学忱，李山

2012, 33(2): 26-29.

摘要 ( 49 )

PDF(306KB) ( 354 )

风力发电机（简称风车），是一种将风能转化为机械能，电能或热能的转
换装置。比较了垂直轴风力发电机与水平轴风力发电机的优势后，对小型H 型垂直轴风车
叶片的进行了分析，给出了在不同工作环境中的载荷分析，并对叶片的应力计算及校核方法
作了讨论，为小型H 型垂直轴风车的叶片设计提供了参考。

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基于三次PH 曲线误差可控代数曲线等距线逼近算法

寿华好，江瑜，缪永伟

2012, 33(2): 30-33.

摘要 ( 67 )

PDF(248KB) ( 209 )

：论文提出一种用三次PH 曲线逼近代数曲线的方法及其误差分析。使用该
方法，给出一种用PH 曲线的等距线来逼近原来代数曲线等距线的算法。逼近曲线保持了原
曲线的一些重要几何性质，如单调性、凹凸性、G1 连续性等。数值实验表明，该算法提供
了代数曲线近似参数化的一条有效途径。并在此基础上提出了一种计算代数曲线等距线的有
理参数表示的新方法。

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离散点集最小包围圆算法分析与改进

李红军，张晓鹏

2012, 33(2): 34-38.

摘要 ( 63 )

PDF(272KB) ( 248 )

针对平面上的离散点集求取最小包围圆的问题，评述现有算法并给出一种
改进算法，称为较远点对定义初始包围圆的增量算法。首先概述了几条对算法理解和设计有
直接影响的最小包围圆性质或判定；然后对求取最小包围圆的随机增量算法、最远点优先渐
近算法、对偶决策算法等3 种典型算法进行概述和简要分析；再对随机增量算法和最远点优
先渐近算法进行改进；最后，以二维区域随机点集、一维共线随机点集和共线有序点集3
类数据进行实验对比。实验结果表明，最远点优先渐近算法是过去3 种算法中效率最高的；
论文提出的较远点对定义初始包围圆的增量算法大大提高了随机增量算法的时间效率，是该
文所列举的方法中最快的算法，并且是一种确定性算法。离散点集最小包围圆的快速计算有
助于碰撞检测和机器人等领域的广泛应用。

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用细分螺线插值容许G2Hermite 数据

邓重阳

2012, 33(2): 39-44.

摘要 ( 65 )

PDF(455KB) ( 188 )

为使几何细分方法生成的平面螺线段插值平面容许G2Hermite 数据，基于
平面双圆弧插值理论提出了该方法首末端点处新的细分规则。理论分析表明，修改后的细分
方法所得极限曲线是曲率单调、不变号的螺线段，且插值首末端点处的点、切向、曲率。数
值算例表明，修改后的细分方法收敛速度较快，极限曲线具有较好的形状。

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基于C-B 样条的三角形和四边形曲面生成

李薇，吴卓奇，荻原一郎

2012, 33(2): 45-48.

摘要 ( 54 )

PDF(259KB) ( 172 )

文章给出了基于C-B 样条的由网格数据产生三角形和四边形曲面片的方
法，C-B 样条是由基底函数{sin t, cos t, t, 1}导出的一种新型样条曲线，它可以克服现在正在
使用的B 样条和有理B 样条为了满足数据网格的拓扑结构而增加多余的控制点，求导求积
分复杂繁琐，阶数过高，从而讨论其连续拼接时增加了困难等缺点，如何将它推广成曲面就
成为一个重要问题。作者利用边-顶点方法构造插值算子，再将这些算子进行凸性组合，将
C-B 样条曲线推广成三角形曲面片和四边形曲面片，它可以用于CAD 的逆向工程中散乱数
据的曲面重构。

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平面二次代数曲线的最优参数化

厉玉蓉，胡芳刚

2012, 33(2): 49-52.

摘要 ( 38 )

PDF(165KB) ( 247 )

在CAGD 和CG 中，代数曲线上指定曲线段的最优参数化是热点问题，
而不是整条曲线。以最接近于弧长的参数化为最优的参数化评判标准，得到了二次代数曲线
上的任意指定曲线段的最优或逼近最优的有理参数化公式，具有较强的自适应性。最后，通
过实例对该方法与传统方法得到的参数化结果进行了对比。

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代数双曲空间中拟Legendre 基的应用

王燕，檀结庆，李志明

2012, 33(2): 53-56.

摘要 ( 51 )

PDF(194KB) ( 186 )

鉴于Legendre 基等正交基在代数多项式空间中的广泛应用，论文在深入
研究代数双曲空间的拟Legendre 基性质的基础上，给出了其在反函数逼近和等距曲线逼近
上的应用。利用多项式和双曲函数的混合多项式序列来逼近反函数，并通过实例证明给出方
法的有效性；对基曲线的法矢曲线进行逼近，构造H-Bézier 曲线的等距曲线的最佳逼近，
这种方法直接求得逼近曲线的控制顶点，计算简单，截断误差小。

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曲线插值的一种具有还圆性的细分方法

韩靖，韩旭里

2012, 33(2): 57-61.

摘要 ( 49 )

PDF(260KB) ( 171 )

传统的线性四点插值细分方法不能表示圆等非多项式曲线，为了解决这种
问题，基于几何特性提出了一种带有一个参数的四点插值型曲线细分方法。细分过程中，过
相邻三插值点作圆，过相邻二插值点的圆弧有两个中点，将其加权平均得到新插值点，文中
给出了插值公式和算法描述。所给方法具有还圆性，可以实现保凸性。实例分析对比了本方
法与多种细分方法的差异，说明本方法是有效的，当参数取值较小时，曲线靠近控制多边形。

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平面多边形Newell 公式的运用与推广

王睿旻，吴梦，邓建松

2012, 33(2): 62-67.

摘要 ( 64 )

PDF(257KB) ( 233 )

Newell 公式在计算机图形学中常被用于计算多边形面积和平面法向量。
论文主要讨论了Newell 公式的运用与推广。首先将其推广三维空间中用于计算多面体体积
的公式。其次讨论了在异面多边形的情况下，Newell 公式的几何意义。最后，从数值计算
的角度分析了Newell 公式的计算方法。

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一种基于RANSAC 框架的椭球提取算法

程志全，叶永凯，李宝

2012, 33(2): 68-71.

摘要 ( 80 )

PDF(266KB) ( 246 )

：面向点云数据，提出一种椭球的检测和提取算法。该算法采用随机采样一
致性（RANSAC）框架，通过多次随机采样点云模型，建立多个能够生成椭球体的最小点集，
对每个最小点集计算椭球参数，经过验证后建立椭球候选集合，利用分数函数评价各候选，
筛选出最佳提取椭球。实验结果表明：对于人工合成和扫描仪获取的点云数据，该算法稳定
可靠，可有效地提取出正确的椭球。

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多阈值选取与边缘连接的边缘检测算法

朱晓临，邓祥龙，胡德敏

2012, 33(2): 72-76.

摘要 ( 64 )

PDF(310KB) ( 291 )

论文针对Kirsch 边缘检测算子的缺点，提出一种多阈值选取与改进的边
缘连接算法相结合的方法，对图像，尤其是医学图像进行边缘检测。该方法首先用高斯滤波
器对原始图像去噪，使用传统Kirsch 算子计算梯度，然后设定低阈值和自适应阈值来保护
图像弱边缘和提取真正边缘，最后通过改进的边缘连接算法连接边缘。实验结果表明，论文
的方法具有保持弱边缘、连接性好的边缘检测效果。

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基于四元数小波混合统计模型的图像去噪

殷明，刘卫

2012, 33(2): 77-82.

摘要 ( 53 )

PDF(596KB) ( 181 )

：图像的去噪和压缩一直是图像处理的经典问题，传统的方法中很难将二者
同时兼顾。四元数小波变换是实小波、四元数理论及二维希尔伯特变换相结合的产物，是一
种新的多尺度分析图像处理工具。图像经四元数小波变换后，其小波系数不仅在尺度内具有
相关性，而且在尺度间也具有一定的相关性。文中提出一种混合统计模型，该模型包括尺度
间的二元非高斯分布模型和尺度内的广义高斯分布模型，然后运用最小均方误差（MMSE）
估计从噪声图中的小波系数恢复原图的系数，从而达到去除图像的噪声的目的。仿真实验表
明，论文方法不仅可以获得信噪比上的提高、视觉上达到明显的去噪效果，而且取得了较高
的压缩比。

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基于跨时空域相似邻接图的视频分割算法

张洪超，张磊，黄华

2012, 33(2): 83-88.

摘要 ( 29 )

PDF(1879KB) ( 179 )

：视频分割是视频处理领域的基本问题，也是该领域的研究前沿和热点问题之
一，在视频监控、编辑合成等方面都有着重要的应用。传统的视频分割方法大多依赖帧间局部
相似性或运动的连续性进行区域划分，对遮挡、大幅度运动等情况的分割效果较差，需要大量
的手工交互。论文通过在视频空间建立跨时空域的相似性邻接关系，提出一种新的视频分割图
分割模型，并且采用最大流/最小割算法对相应的模型进行快速求解，从而实现视频的有效分割。
论文算法只需要用户在视频的关键帧图像上进行少量交互，便自动获取整个视频分割结果；并
且，该分割过程不受前景对象遮挡、快速运动等情况的影响，具有很好的稳定性。

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一种新的基于可逆矩阵的具有完整性检验能力的图像加密方案

欧锻灏，孙伟，林博

2012, 33(2): 89-92.

摘要 ( 48 )

PDF(339KB) ( 258 )

为了保护图像信息的安全，论文利用组合理论知识，提出一种新的基于可
逆整数矩阵的、具有完整性检验能力的图像加密方案。应用该方案将一个灰度图像加密生成
一个脆弱的噪声密图，解密过程是加密的简单逆过程。密图的完整性可以凭借人类视觉系统
进行检验，不需要任何复杂的计算。当密图遭受恶意篡改时，解密得到一个噪声图，无法得
到原始图像的任何信息。论文加密方案的密钥简单，且密钥空间足够大。理论分析和实验结
果证明了，该方案为图像加密提供了一种高安全性和有效的机制。

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基于OpenGL 的数控加工在线测量仿真技术研究

唐文杰，吴志军，冯平法，鲍晟

2012, 33(2): 93-97.

摘要 ( 43 )

PDF(378KB) ( 252 )

：为了实现数控机床在线测量的可视化仿真，开发了一种用于数控机床在线
测量的仿真软件。采用OpenGL 作为图形系统开发环境；通过读取STL 格式的零件模型文
件，来显示零件的三维构造；通过解析含有理论点坐标的XML 格式的测量指导文件，来显
示被测点的理论位置；通过接收数控系统的测量数据，来实现在线测量系统测头的实时仿真。
并使用CATIA 生成的STL 模型验证了该仿真系统的运行。

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基于加权算法的汉语语音同步三维口型动画研究

毕永新，韩慧健，周世文

2012, 33(2): 98-102.

摘要 ( 55 )

PDF(348KB) ( 362 )

目前，国内外对人脸口型动画的研究主要是基于英文开展，而中文人脸口
型动画合成方面的研究还很少。论文结合已有的研究，综合汉语拼音发音时口型变化的规律
和汉语标号的时间控制，提出了声韵加权控制算法，并对整句、整段话中的标号加以权重向
量的分析，能够合成与语音同步的连续变化的三维口型动画模型。在两个连续口型动画过渡
处理上，通过一种余弦函数的插值方法，合成得到两个连续口型之间的过渡口型序列，从而
使合成的汉语语音同步的人脸口型动画更加平滑流畅。

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特征造型软件环境下图样表达方法研究

姜立军

2012, 33(2): 103-107.

摘要 ( 82 )

PDF(454KB) ( 194 )

结合已经实行的“数字化产品数据定义通则”系列国家标准，对比二维图样
表达方法的优缺点，分析三维特征造型软件环境下的图样表达方式，研究了三维表达的基本
形式，指出基于特征造型软件环境开展工程制图教学，应在手工绘图条件下的各种二维表达
方式的基础上，充分发挥产品数字化数据定义的优势，采用最新国家标准，开展多种形式的
三维图样表达的教学。

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基于创新性构型设计的工程图学教学体系研究

熊志勇，罗志成，陈锦昌，姜立军，邓学雄，刘林，陈炽坤

2012, 33(2): 108-112.

摘要 ( 72 )

PDF(195KB) ( 301 )

：构型设计作为空间想象和创造性思维训练的重要载体对培养学生创新思维
能力具有重要作用。论文在探讨国内外工程图学教研情况基础上，构建了以构型设计为主线，
突出学生创新思维能力培养的基于创新性构型设计的工程图学新课程体系。并从教学改革目
标、教学改革内容和教学实践三方面进行了深入阐述。教学实践表明，该课程体系能很好地
培养学生的形体构型设计创新思维能力。

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基于教室监控视频的课堂行为计数分析

欧温暖，田绪红，朱同林

2012, 33(2): 113-118.

摘要 ( 84 )

PDF(403KB) ( 269 )

：针对静止单摄像头拍摄的课室监控视频，论文提出了一种基于视频分析的
课堂行为统计方法。实验首先进行简单的视频图像分割并对分割结果进行运动目标跟踪；然
后通过对跟踪目标和监控区域的位置状态信息进行建模，给出了4 种不同的位移模型；最后
根据位移模型实现对在课堂上进出监控区域的人数进行统计。该方法简单实用，不仅能取得
较为满意的实验结果，而且具有一定的鲁棒性。实验结果对学校相关部门及时了解并掌握课
堂教学情况具有一定的实用价值。

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