图学学报

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2012年第3期目录

2012, 33(3): 0.

摘要 ( 41 )

PDF(133KB) ( 143 )

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正轴测投影图直观效果优化条件的研究

徐越月，林大钧

2012, 33(3): 1-4.

摘要 ( 52 )

PDF(229KB) ( 187 )

正轴测投影图具有直观性好、形象逼真等优点，其立体感效果与物体相对
于投影面的位置有关系，选择合适的视角可以增强图形的立体感、提高图形的可读性。通过
对正轴测投影图中显示物体的可见面数、面积大小和面积变化率等参数的定量研究和数据分
析，获得影响物体立体感效果的变化规律，使用CAD 内嵌的VisualLISP 语言和VB 软件编
辑人机交互系统，为用正轴测投影图更有效地表达物体提供了依据。

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基于Web 的飞机装配可视化系统研究

刘剑，赵罡

2012, 33(3): 5-10.

摘要 ( 59 )

PDF(506KB) ( 206 )

针对目前国内航空制造企业飞机装配生产中所存在的装配质量与效率偏
低、生产管理水平不高等问题，面向装配车间实际生产过程，设计开发了基于B/S 结构的飞
机装配可视化系统。首先，构建车间单一产品数据源信息模型，为不同角色成员开发相应功
能模块；然后，使用DELMIA 仿真装配过程，输出可视化文件；其次，使用ActiveX 技术
实现装配动画页面内的三维交互。最后，以某型号大型飞机舱门作为对象，集成验证了该系
统的可行性与实用性。

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基于Q 学习的任务调度问题的改进研究

刘晓平，杜琳，石慧

2012, 33(3): 11-16.

摘要 ( 64 )

PDF(224KB) ( 437 )

论文针对协同工作中的任务调度问题，建立了相应的马尔可夫决策过程模
型，在此基础上提出了一种改进的基于模拟退火的Q 学习算法。该算法通过引入模拟退火，
并结合贪婪策略，以及在状态空间上的筛选判断，显著地提高了收敛速度，缩短了执行时间。
最后与其它文献中相关算法的对比分析，验证了本改进算法的高效性。

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基于黎曼度量参数曲面四边形网格生成方法及UG 实现

郭新强，张见明，覃先云，穆东辉，宋乔

2012, 33(3): 17-23.

摘要 ( 60 )

PDF(344KB) ( 277 )

：论文给出了基于黎曼度量的参数曲面网格生成的改进铺砖算法。阐述了曲
面自身的黎曼度量，并且运用黎曼度量计算二维参数域上单元节点的位置，从而使映射到三
维物理空间的四边形网格形状良好。文中对原有铺砖法相交处理进行了改进，在运用铺砖法
的同时调用UG-NX 强大的二次开发库函数获取相应的信息，直接在UG-NX 模型的表面生
成四边形网格。算例表明，该法能在曲面上生成质量好的网格。

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大马力拖拉机驱动桥有限元分析及试验研究

董玉德，姚亮亮，刘振，曹文钢，邓磊，王凯亮，刘月在

2012, 33(3): 24-28.

摘要 ( 89 )

PDF(480KB) ( 198 )

驱动桥作为拖拉机的传动和承载部件，受力较大且使用频繁，通过对桥壳
模型的有限元分析，可以验证设计的安全性并可以通过分析结果来改进设计。首先采用Pro/E
对拖拉机驱动桥壳、转向节、半轴进行三维建模并导入Hypermesh 中进行有限元分析的前
处理工作，然后将导出的文件输入ANSYS 中进行有限元分析。最后通过桥壳的刚度试验和
疲劳试验验证了此驱动桥的安全性,并给出了改进意见。

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求解矩形布局问题的自适应算法

王金敏，王保春，朱艳华

2012, 33(3): 29-33.

摘要 ( 67 )

PDF(254KB) ( 368 )

矩形布局问题属于NP-Hard 问题，其求解算法多为启发式算法。该文侧重
于构造布局求解算法中定位函数（规则）的优化，将模拟退火算法的思想融入到遗传算法中，
提出了求解矩形布局问题的自适应算法，其利用自适应交叉、变异及接收劣质解的概率等方
法对定位函数中各参数进行优化。算法通过两种方式确定初始种群的数目，具有较强的适应
性。在算法搜索的后期，利用差异性较大的个体进行交叉操作，从而保持种群的多样性。最
后通过实例证明了该算法能够很好的应用于矩形布局问题的求解。

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与或功能树的无损简化方法

唐益明，刘晓平

2012, 33(3): 34-40.

摘要 ( 63 )

PDF(367KB) ( 172 )

当前概念设计中较大规模功能树存在解空间庞大、冲突定位困难的问题，
对此提出基于与或功能树的无损简化方法。证明了无损收缩简化、无损删除简化、无损提取
简化的相关定理，并籍此给出与或功能树的无损简化算法。最后通过实例，证明该算法可在
保持逻辑等价和创新能力不损失的前提下有效降低问题的复杂度，从而提高了概念设计的效
率。

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基于传统遗传算法的改进排爆机器人路径规划研究

王枫红，邓志燕，陈炽坤

2012, 33(3): 41-45.

摘要 ( 72 )

PDF(351KB) ( 218 )

针对传统遗传算法进化速度慢、容易陷入局部最优点等缺陷，提出了改进
后新的路径规划算法。在判断路径中，基于闵科夫斯基原理对障碍物进行扩展；在构造路径
中基于可视图原理进行改进，构造机器人的真正可行区域；在最短路径中对遗传算法中种群
的初始化，个体的编码方法等问题做了详细的研究，并在选择算子中引入相似度的概念，大
大扩大了初始种群的范围，避免进入局部最优点。最后通过仿真实验验证了此算法的可行性。

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基于拉普拉斯网格变形的三维植物叶片建模

苗腾，赵春江，陆声链，郭新宇

2012, 33(3): 46-51.

摘要 ( 80 )

PDF(436KB) ( 182 )

论文提出一种基于拉普拉斯网格变形的三维植物叶片交互式设计方法。该
方法以叶片轮廓及叶片主脉中轴点数据输入并生成网格曲面，通过拉普拉斯网格变形技术对
叶片的曲面网格进行交互式编辑。轮廓中轴数据点既可以通过三维数字化获得，也可以根据
叶脉形态计算得到。实验证明，该方法具有较好的普适性，变形计算快速，能够达到实时交
互设计的需要，所生成的叶片不仅能够很好地保持叶片的面积特征，同时在形态上具有较强
的真实感。

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异形盒交互设计系统的研究

陈锦昌，李若蕾

2012, 33(3): 52-55.

摘要 ( 50 )

PDF(294KB) ( 188 )

从立体构成原理出发对异形盒设计进行了分析，提出了以纸面为对象的立
体构成原理进行异形盒设计的方法，从而使异形盒设计有规律可循，开发了异形盒交互系统
的设计，就交互系统的功能框架、系统的设计流程、系统的操作界面等作了分析，并以实例
证明了系统的实用性。

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基于Web3D 的灯饰协同设计定制系统

冯开平，潘光洋

2012, 33(3): 56-60.

摘要 ( 52 )

PDF(231KB) ( 348 )

：论文分析了目前传统的灯饰设计所存在的不足，提出了客户与设计师协同
设计的可行方案，详细介绍了基于Web3D 的灯饰协同设计关键技术，包括灯饰模型交互设
计和同步互斥技术，开发出了一个以客户为主，以设计师为辅并基于Web3D 技术的网上协
同设计系统，并通过实验验证了系统的可行性。

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便携式椭圆机的设计研究

张晓，黄强

2012, 33(3): 61-64.

摘要 ( 98 )

PDF(346KB) ( 241 )

：论述了现有椭圆机产品的运动特点及其弊端，提出了一种新型便携式椭圆
机。应用人因工程学原理，分析了机构的设计思想；采用Working Model 进行运动几何学分
析，Pro/E 对机构实现三维建模。结果表明设计的便携式椭圆机结构简单、轻巧，能方便地
在各种场合使用。

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一种高精度MEMS 梳齿驱动器有限元仿真方法及实验

郭占社，曹乐，赵鑫，樊尚春

2012, 33(3): 65-68.

摘要 ( 22 )

PDF(303KB) ( 254 )

为解决目前MEMS 梳齿电容驱动器由于边缘效应导致的理想计算模型计
算误差较大问题，利用有限单元法中的能量法，提出了一种对梳齿驱动器电容量进行精确仿
真计算的方法并以实际制作的微机械陀螺质量块上的90 对梳齿驱动器为对象，分别利用该
方法及常用的CMATRIX 仿真方法对其电容值进行了仿真计算。两种方法得到的电容量的计
算结果分别为1.5283pF 和1.5793pF。二者与利用高精度LCR 测试仪得到的结果1.5172pF
的相对误差分别为0.73%和4.09%。实验结果表明，该方法对考虑边缘效应的MEMS 梳齿
电容驱动器具有较高的计算精度。

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协同虚拟维修中的零件特征模型

欧立铭，徐晓刚，孙元元

2012, 33(3): 69-72.

摘要 ( 51 )

PDF(464KB) ( 169 )

协同维修中大型装备零件多、关系复杂。针对协同虚拟维修中零件信息如
何组织和共享等问题，文章分析协同维修过程所需的信息，采用面向对象的建模思想，构建
了包含拆装序列、拆装运动约束、人员角色和维修工具等特征信息的零件特征模型，并将其
映射成关系数据类型，存储在数据库中。最后，实例验证了模型能够把零件中有关维修的信
息很好的组织起来，解决了零件信息异地用户共享问题。

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GPU上的水彩画风格实时渲染及动画绘制

王妙一，王斌，雍俊海

2012, 33(3): 73-80.

摘要 ( 52 )

PDF(5155KB) ( 325 )

：论文提出了一种基于GPU 的对三维场景进行实时水彩画效果渲染的方法。
该方法的大部分过程使用图像空间的技术实现。算法将画面分为细节层、环境层、笔触层分
别渲染，再进行合成。在过程中使用环境遮挡、shadow mapping 等技术进行快速的阴影计算，
并使用图像滤镜的方法模拟水彩的多种主要特征。由于该方法以图像空间的技术为主，因此
可以利用GPU 并行处理的特点对计算过程进行加速，进而达到实时的渲染速度。最后建立
动画脚本分析系统，进行实时动画渲染，表明该方法在计算机动画、游戏等数字娱乐产业领
域有较大的应用潜力。

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汽车动力总成动态干涉校验仿真中的包络分析

胡宁，尹鹏和，高卫民，徐康聪

2012, 33(3): 81-84.

摘要 ( 70 )

PDF(392KB) ( 241 )

为了在有限的发动机舱内合理地布置动力总成，需要确定动力总成的动态
包络空间。运用坐标变换和特殊的型值点提取方法，完成各种姿态下动力总成数模的转换和
包络面数模简化。借助CATIA 二次开发工具CAA，开发出能够在仿真环境下自动生成动力总
成动态包络面的分析模块，从而达到简化包络面数据、减少运算时间、提高工作效率的目的。

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基于Web3D 的产品虚拟展示与用户定制

武艳芳

2012, 33(3): 85-89.

摘要 ( 46 )

PDF(451KB) ( 158 )

：针对虚拟展示以及用户定制的特点，对相关技术以及设计工具进行了分析，
提出了基于Web 环境下动态交互浏览以及定制的一般方法。以cult3d 为开发平台，运用相
关动作、事件以及JAS 实现三维模型的形态、色彩的定制以及动态浏览。为了提高用户操
作的便利性，通过媒体合成对自定义事件进行驱动，对界面进行优化，并基于Web3D 技术
设计开发了一套汽车的在线定制与展示系统。

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工业建筑预埋件三维快速装配设计方法

杜林宝，黄学良，王彦伟，陈刚，陈立平

2012, 33(3): 90-96.

摘要 ( 58 )

PDF(291KB) ( 176 )

当前工业建筑结构预埋件设计主要采用二维CAD 软件，效率较低且容易
出错。为此提出基于广义参数化模板的三维预埋件快速装配设计方法。该方法建立包含三维
参数化形状结构、安装定位方式和二维投影简图等各种信息的预埋件广义参数化模板；通过
构建预埋件参数化模板库，采用基于历史的装配设计技术，实现预埋件的快速安装设计。该
文方法已经集成到商品化工业建筑结构三维CAD 软件InteRDS 中，并在实际工程设计中得
到应用。

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摄像机旋转运动下的快速目标检测算法

蒋建国，吴晖，齐美彬，张莉

2012, 33(3): 97-101.

摘要 ( 61 )

PDF(267KB) ( 163 )

论文提出了一种摄像机旋转运动下的快速目标检测算法。首先为图像的全
局运动建立旋转参数模型，然后基于运动预测在相邻帧之间建立SIFT 特征点对，利用
RANSAC 去除外点的影响，结合最小二乘法求解全局运动参数进行运动补偿，基于残差图
像的更新策略实时更新特征点集，以适应背景的变化，最后使用帧差法获得运动目标。该算
法不仅保持了SIFT 本身的优越性能，而且极大地提高了检测速度。实验结果表明该算法可
以实时准确的检测出运动目标。

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一种基于核主成分分析和组合分类器的虹膜识别方法

伍尤富

2012, 33(3): 102-106.

摘要 ( 58 )

PDF(326KB) ( 160 )

提出了一种新的虹膜特征提取与识别方法，该方法利用核主成分分析
（KPCA）在高维空间具有较强的特征选择能力来提取虹膜图像的纹理特征。采用了一种距
离度量和支持向量机相结合的两级分类方法，前级采用欧式距离来度量图像间的相似性，若
符合条件，给出分类结果，否则拒绝，并转入后一级分类器——支持向量机分类，以减少进
入支持向量机的样本数目，该组合分类方法充分利用了支持向量机识别率高和距离度量速度
快的优点。实验结果表明，该方法提高了虹膜识别率，是一种有效的虹膜识别方法。

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工程图学双语教材建设实践

庄红权

2012, 33(3): 107-109.

摘要 ( 77 )

PDF(142KB) ( 193 )

近几年来，工程图学双语教学成为工程图学领域的教学改革热点之一，工
程图学双语教材的建设自然也被越来越多的人所关注。以此为题，讨论了目前国内工程图学
双语教材的现状，双语教材的分类，工程图学系列图书出版以及该系列图书的特点。

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制图课程培养学生创新设计与实践能力的措施

吴启凤

2012, 33(3): 110-117.

摘要 ( 46 )

PDF(252KB) ( 216 )

针对工程制图课程如何培养学生工程图表达能力、创新设计能力及实践能
力问题，提出既要重视基本理论，又要应用基本方法，以引导学生应用投影原理正确分析问
题并发现有关规律。教学与工程实践结果证明了要注重基础理论的学习。提出了工程图表达
应具备的基本思维方式。通过学生学习效果的调查，确定了教学难点与重点。

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制图标准中剖切面后结构画法的探讨

田俊英

2012, 33(3): 117-119.

摘要 ( 36 )

PDF(195KB) ( 175 )

针对机械制图标准中有关旋转剖视图画法的规定，围绕剖视图中剖切面后
结构的画法，提出了“剖切面后的其他结构”和“剖切结构及其有关部分”的具体界限，当一些
结构没有直接被剖切到时，若它所在的形体的轴线为两剖切面的交线，应按剖切面后的其他
结构，按原来的位置投射；否则应按照“剖切结构及其有关部分”，随其所在结构旋转到新的
位置，使画法进一步明确。针对有些学者建议，删去制图标准中“剖切面后面的其他结构，
应按原位置投射”的规定，认为不能删去，并证明了自己的观点。

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基于CAXA 的机械课程自动组卷软件

代美泉

2012, 33(3): 120-124.

摘要 ( 58 )

PDF(192KB) ( 209 )

论文立足于机械课程试题库系统的现状与实际需求，深入探讨了CAXA
程序二次开发技术、自动组卷算法、智能排版技术等关键性问题，设计并实现了与CAXA
电子图板无缝集成，且使用简便的机械类试题自动组卷软件。论文对CAXA 程序的应用领
域进行了积极地探索开拓，对同类计算机辅助教学软件开发具有一定参考价值。

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Julia 集和Mandelbrot 集的反演变换

李劲菲，盛中平

2012, 33(3): 125-128.

摘要 ( 62 )

PDF(328KB) ( 167 )

论文讨论了居里叶集与曼德尔布罗特集的反演变换问题，通过扩充复平面
上关于任意定点的反演变换，获得了两类共轭函数。使得这两类共轭函数的居里叶集与曼德
尔布罗特集，恰好是原居里叶集与曼德尔布罗特集关于定点的反演变换,并运用逃逸时间算
法绘制居里叶集和曼德尔布罗特集的反演图。

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基于二次参数化技术的风电机组序列化建模

高青风，孙振兴，滕伟，柳亦兵

2012, 33(3): 129-134.

摘要 ( 54 )

PDF(935KB) ( 192 )

：针对常规建模方法在庞大复杂风电机组应用上的不足，在建立单台风电机
组全参数化模型的基础上，以风电机组序列整体为研究对象，根据同序列不同功率机组之间
各零部件设计参数变化规律，研究应用二次参数化技术和参数序列化方法实现了高效的风电
机组模型建立与管理；并结合三维模型参数驱动技术，研发了风电机组序列建模系统，可有
效减少建模和造型工作量、降低设计失误率、提高设计效率，验证了该建模方法的正确性与
合理性。

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