图学学报

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2010年第6期目录

2010, 31(6): 0.

摘要 ( 34 )

PDF(184KB) ( 212 )

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对工程图学学科和图学学科的若干认识

童秉枢

2010, 31(6): 1-6.

摘要 ( 69 )

PDF(380KB) ( 290 )

从“形”和“图”两方面对图形进行了深入的讨论。总结了“形”与“图”的三种类型，并由此指出了工程图学学科和图学学科在研究对象上的差别。在文献调查和分析的基础上，对两个学科的定义给出了新表述。探讨了学科体系的组成，给出了图学学科的7个分支及每个分支中的科目，也给出了工程图学学科的5个分支及每个分支中的科目。

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最大斜度线在图学理论中的合理诠释及应用研究

雷芳

2010, 31(6): 7-11.

摘要 ( 39 )

PDF(603KB) ( 255 )

：最大斜度线在工程图学中较少研究，其几何定义与作图过程晦涩抽象，但其在建筑设计与工程制图中应用频率很高。对其进行更为确切的定义分析、空间探讨，辅以工程实例的推演及三维可视化表现，有助于深化概念、拓展视野，从而也增强了基础图学理论与后续专业知识的有效衔接。

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GIS矢量图层处理功能的MapObjects实现

余为益，胡红，陈春香

2010, 31(6): 12-18.

摘要 ( 32 )

PDF(490KB) ( 202 )

为避开专业GIS软件操作的复杂性，以一个基于MapObjects的校园地物资源管理系统的图层处理模块为例，探讨了应用型GIS中矢量图层创建、图层坐标系定义、图元绘制、图元编辑、图元删除等功能的具体实现方法。通过编程，用户可以轻松完成对矢量图层的各种加工处理，大大提高了用户对图形数据的处理效率。实验结果说明，MapObjects组件特别适合处理地理信息，具有强大优势。

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应用经纬映射的鱼眼图像校正设计方法

杨玲，成运

2010, 31(6): 19-22.

摘要 ( 291 )

PDF(485KB) ( 2591 )

：为了消除鱼眼镜头带来的形变，该文提出了一种应用经纬映射的鱼眼图像校正设计方法，推导了消除变形的数学依据，总结出一种不需要任何标定数据，快速的纠正等角鱼眼变形的算法。使用经纬映射图像的校正方法，可以把扭曲的半球鱼眼图像投射为普通照片的四方形状，也即通过投射降低图像的扭曲程度，在视觉上基本达到实用要求。

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双视三维重建的高精度运动参数估计方法

蔡涛，段善旭，李德华

2010, 31(6): 23-28.

摘要 ( 64 )

PDF(714KB) ( 206 )

从两幅透视图像恢复被摄目标的三维结构是计算机视觉最基本的任务之一，其中，运动估计算法的性能决定了最终的三维重建精度。首先讨论了双视成像的基本数学模型，并介绍了几种现有运动参数估计方法的基本原理和不足。随后，基于投影误差最小判决函数，提出了用于双像运动估计的改进非线性迭代优化方法。数值仿真结果表明，在大平移小旋转角及小平移大旋转角2种运动条件下，采用文中提出的方法，运动估计精度均有所提高。此外，根据运动参数的估计值对真实目标进行三维重建实验，结果表明尺度重建误差小于2%且角度误差在3°以内。

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一种基于中点画圆算法的改进Hough变换检测圆方法

朱晓林，高诚辉，何炳蔚，黄敏纯，陈杰

2010, 31(6): 29-33.

摘要 ( 48 )

PDF(499KB) ( 215 )

为了对机械零件图像中的圆形几何特征进行视觉检测，将中点画圆算法与Hough变换相结合，提出一种基于中点画圆算法的Hough变换检测圆的新方法，并对中点画圆算法中的浮点运算等方面进行了改进。给出了该新方法的具体实施步骤和检测结果，表明了该方法的可行性。最后，通过对比实验验证了该方法的有效性。

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一种Loop细分小波的边界处理方法

赵罡，季宝朋，白杰

2010, 31(6): 34-38.

摘要 ( 52 )

PDF(604KB) ( 152 )

细分小波近年来发展迅速，在计算机图形显示、渐进网格传输和网格多分辨率编辑等领域获得了广泛的应用。Bertram提出的Loop细分小波是基于提升格式的双正交细分小波的典型范例，它所针对的对象均为网格的内部顶点。目前尚未发现相关文献提及细分小波对于边界的处理。该文在Loop细分小波算法的基础上，给出了一种Loop细分小波边界处理的方法，经验证效果令人满意。

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代数三角混合Bézier型插值曲线

苏本跃，盛敏

2010, 31(6): 39-44.

摘要 ( 50 )

PDF(414KB) ( 179 )

通过一类代数三角混合Bézier型基函数的定义，构造了一类C2连续的代数三角混合Bézier型插值曲线。该曲线继承了Bézier曲线的一些优良特性，并能充分克服Bézier型基函数不能精确表示二次曲线曲面以及某些超越曲线曲面的弱点。另外，利用形状控制参数可以灵活调节曲线形状，进一步增强了曲线曲面的表现能力。最后实例表明了新的插值曲线应用于几何造型的有效性。

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与给定多边形相切的可调二、三次Bézier曲线

刘植，檀结庆，陈晓彦，张莉，时军

2010, 31(6): 45-50.

摘要 ( 38 )

PDF(454KB) ( 155 )

讨论与给定多边形相切的分段二、三次Bézier曲线，所构造的曲线C1连续，且对切线多边形是保形的。曲线上的所有Bézier曲线段的控制点由切线多边形的顶点直接计算产生。在一定范围内，可以通过调节控制参数对切线多边形作整体或局部逼近。实例表明，该文方法计算简单、控制灵活，方便有效。

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基于成长型神经网络以线段为基元的曲线重建

王世东，张佑生，王焕宝

2010, 31(6): 51-55.

摘要 ( 42 )

PDF(454KB) ( 247 )

在逆向工程中，对基于散乱数据点的曲线重建研究有着重要的意义。曲线可用线段基元逼近。提出使用成长型神经网络以线段为基元的曲线重建新算法。给定某一曲线的散乱点集和一初始折线，新算法优化折线上的顶点位置，使折线更好地逼近散乱点；持续分裂折线上活动性强的顶点和删除活动性最弱的顶点，使折线上顶点的分布更符合散乱点数据的概率分布。实验结果表明，新算法能够取得良好的曲线重建效果。

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用Catmull-Clark细分及网格调整方法重构牙齿曲面

王玉慧，张玉茹

2010, 31(6): 56-62.

摘要 ( 40 )

PDF(580KB) ( 159 )

首先根据牙齿表面测量数据点，计算出其长方体包围盒；并据此构造细分曲面的初始网格；采用矩阵对角化方法，推导Catmull-Clark细分极限点的表达式，计算初始网格的顶点经过细分后的极限点；按照极限点逼近数据点的原则移动控制网格顶点，经过逐次再细分、再调整网格，使各级网格在数据点的“引导”下逐步变形，使网格逐步逼近牙齿表面的测量数据点集合，实现牙齿表面模型的三维重建。

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基于p-Laplace方程的图像彩色化方法

王泽文，张小明

2010, 31(6): 62-67.

摘要 ( 43 )

PDF(697KB) ( 172 )

：灰度图像的彩色化是图像处理研究领域中富有挑战性的研究课题，且具有十分广阔的应用前景。在分析现有图像彩色化方法的基础上，提出了一种基于p-Laplace方程的图像彩色化新方法。新方法首先由用户在灰度图像上给定少量的颜色条带；然后通过求解p-Laplace方程实现颜色扩散的彩色化。由于p-Laplace算子是一个各向异性扩散的非线性算子，所以与采用偏微分方程方法的泊松方法和拉普拉斯方法相比，图像彩色化在扩展颜色的同时更能保持边缘效果。

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三维重建中的剖视图处理

王翔，丁运亮，李静

2010, 31(6): 68-74.

摘要 ( 59 )

PDF(604KB) ( 194 )

剖视图处理能够有助于更好地理解视图，提高三维重建的效率。基于对剖视图自身特点的分析，提出了三维重建中对剖视图的处理算法，即通过剖视图信息的智能提取生成基元体，将基元体同由视图轮廓生成的参照体进行布尔运算，从而得到最终的目标体。算法能够处理包括全剖视图、半剖视图以及平行剖视图在内的剖视图，最后给出了应用算例以验证算法的可行性。

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防雷保护范围的计算机可视化辅助设计方法研究

陈玲玲，陈炽坤

2010, 31(6): 75-79.

摘要 ( 64 )

PDF(430KB) ( 167 )

传统的防雷保护范围设计方法在绘图和计算方面不仅效率低、准确度差，而且容易出现错误。该文针对华南地区的雷电和防雷特点，以AutoCAD为平台研究了防雷保护范围的计算机可视化辅助设计方法。并以整体设计的思路，对现有算法的不足提出了改进方案，跳出现有以两针为单位和以三针为单位进行设计的窠臼，考虑了任意多针、不等高针的保护范围计算及可视化实现的问题，避免了原有算法中的重复计算，提高了计算效率。

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汽车起重机吊臂参数化设计系统研发

郭克希，李国志，杨巍

2010, 31(6): 80-84.

摘要 ( 63 )

PDF(467KB) ( 218 )

根据汽车起重机吊臂各节臂之间的结构尺寸相互关联特点，采用尺寸驱动的方法，利用VB对三维软件SolidWorks的二次开发技术，研发了汽车起重机吊臂的参数化设计系统。该系统通过输入汽车起重机基本臂的截面参数，设定吊臂的臂节数，可快速建立汽车起重机吊臂的三维模型，实现了吊臂设计的自动化、系列化，从而缩短了设计周期，显著提高了汽车起重机的设计效率和设计质量。

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一种新的几何约束系统参数取值范围的计算方法

张杏莉，胡运红，卢新明

2010, 31(6): 85-92.

摘要 ( 43 )

PDF(414KB) ( 156 )

在利用参数化CAD系统进行图形设计的过程中，通过修改图形对象的可变参数重新生成图形是最常见的一种操作。但用户在改变参数的过程中，由于事先并不知道有效的参数值，也没有任何引导信息，导致了用户只能盲目地不断输入参数值，通过反复输入参数值来满足约束关系的需要。该文将结构约束引入参数有效取值范围求解的范畴，并提出了确定一类常用的二维参数化CAD模型中参数的有效范围的计算方法和算法。算法复杂度为O(n2) 。

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computer aided design; parametric CAD; parameter ranges; geometric constraints; position constraints; structural constraints

魏永乐，晁彩霞

2010, 31(6): 92-99.

摘要 ( 44 )

PDF(585KB) ( 170 )

为了满足中小企业实施CAD/CAM集成过程中对产品特征模型的需要，基于特征设计的建模理论，建立了特征的信息模型。研究了在AutoCAD系统上实现特征建模的方法，阐述了特征的参数输入、定位、生成及存储等特征建模的主要步骤。以齿轮泵泵体特征建模为例，证明了基于ObjectARX实现特征建模的可行性，为中小企业实施CAD/CAM集成提供了一种简单而有效的方法。

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直齿圆柱齿轮冷挤压成形腔参数优化

孟冠军，赵韩，陈科

2010, 31(6): 100-105.

摘要 ( 40 )

PDF(756KB) ( 164 )

针对齿轮冷挤压技术存在的成形压力大和坯料填充困难问题，建立了流线型的直齿圆柱齿轮冷挤压成型腔几何模型，并对挤压过程进行了数值模拟。结果表明，流线型挤压腔能够在较小的成型力下保证挤压齿轮齿形填充饱满。通过对模拟过程的分析，研究了不同坯料放大半径

值对成型腔形状和挤压方式的影响，并通过对不同成型腔的数值模拟，得到最优的参数模型。

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对面域作图的DXF文件优化激光加工路径

胡胜红

2010, 31(6): 106-110.

摘要 ( 76 )

PDF(333KB) ( 357 )

DXF(Drawing Exchange File) 文件的图形元素通常是无序排列的，其图元数据在激光加工过程中无效行程多、效率低下。以DXF文件中记录的图形元素为对象，用面域作图技术将零散的加工图形尽可能编组为连续的封闭图组，从原点开始贪婪地选择到下一个图组起始点的最短路径，直至得到整个图纸的优化路径。算法时间复杂性为O(n2)。实验证明该算法应用到激光雕切加工中能减少光头的空走行程和开关光次数，提高加工效率。

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雷达高功率铰链装配工艺规划系统的开发

张红旗，陈兴玉，周卿，束峰涛

2010, 31(6): 111-116.

摘要 ( 44 )

PDF(450KB) ( 177 )

面向并行工程的需求，提出并设计了雷达高功率铰链三维装配工艺规划系统（HPH-CAAP）。系统利用微软的Microsoft Visual C++ 6.0作为开发语言，UG/OPEN API作为开发工具，用来验证和改进产品可装配性的仿真系统。阐述了HPH-CAAP的体系结构以及虚拟装配模型的定义、交互式装配工艺规划、装配仿真、干涉检验和模型的参数化重构关键技术模块。研究了HPH-CAAP各模块的实现全流程。最后给出了系统的应用实例。

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三维鞋样交互设计方法研究

刘斌，江开勇

2010, 31(6): 117-124.

摘要 ( 61 )

PDF(691KB) ( 211 )

：提出了一种在三角网格鞋楦模型上生成三维帮样曲线的离散表示及其交互编辑修改方法。基于改进的能量模型对鞋楦曲面的选择区域进行展平，利用展平过程建立的三维帮面与展平后二维帮面间的拓扑对应关系，实现鞋样曲线在三维空间与二维展平空间的实时关联；所生成的二维帮样曲线以3次非均匀B-spline表示，并以DXF格式输出，便于其他程序调用。算例结果显示，本文方法具有交互性好、实时直观的优点，能够满足基于楦型的帮样交互设计要求。

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基于VR技术的虚拟维修仿真系统设计与应用

陈科，彭五四，张红旗，王锐

2010, 31(6): 125-132.

摘要 ( 56 )

PDF(728KB) ( 290 )

针对产品并行研发模式下的维修性问题，将虚拟现实技术引入到产品维修仿真中，即在计算机生成的虚拟现实环境中对产品进行维修仿真分析。文中以单通道被动立体投影系统为虚拟现实环境，以DELMIA、VRCO VisTool、CDVI、Pro/E等软件为虚拟现实软件系统，构建了一个虚拟维修系统，阐述了系统中VR外设集成、环境建模与数据转换、碰撞检测、人机工效和立体显示等关键技术。最后以某型雷达天线转台维修为例，验证了虚拟维修的有效性。

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基于Multi-Agent的人机环境仿真设计系统

王朝晖，郑国磊，朱心雄

2010, 31(6): 133-139.

摘要 ( 51 )

PDF(556KB) ( 205 )

：提出了用于制造过程仿真和人机工程分析的多Agent智能设计系统。基于模糊多目标决策理论建立了虚拟人自适应作业行为仿真模型。在虚拟环境中，智能化的虚拟人能自主完成作业任务的仿真，优化自身的工作状态，同时提供人机工程的评估结果。通过仿真实验，证明了所用技术的可行性。

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城市地下管网三维可视化实现技术研究

陈子辉，胡建平，董春华

2010, 31(6): 139-145.

摘要 ( 77 )

PDF(533KB) ( 357 )

通过分析三维管网可视化模型的实现方式，构建三维管网空间数据模型，选用Flt三维数据图形格式，提出了基于工程测绘数据、纸质蓝图和DXF格式CAD文件三种形式的三维管网模型自动构建技术；基于Vega Prime的场景漫游开发，可将地上建筑、地下岩层、管网等其它Flt模型引入到系统中，共同驱动，实现大场景城市地下管网的快速建模与三维可视化漫游。

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基于面图标的三维对称张量场可视化研究

宋伟杰，崔俊芝，叶正麟

2010, 31(6): 146-150.

摘要 ( 51 )

PDF(504KB) ( 225 )

现有的三维对称张量场可视化的面图标方法，仅表现了张量场的某一特征向量场在面图标上的方向信息，而没有表现出特征向量场的大小，基于此，提出了在面图标上通过绘制三维等值线及利用颜色属性来表现特征向量场的大小信息，这样，面图标就将特征向量场的方向和大小信息同时表现出来，从而进一步完善了三维对称张量场的面图标方法，更全面地揭示了张量场位于空间曲面上的信息。

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三维造型设计与工程图学的有效融合

张京英，罗会甫，张彤，焦永和

2010, 31(6): 151-154.

摘要 ( 63 )

PDF(379KB) ( 293 )

：随着计算机软硬件技术的普及和飞速发展以及制造业对二维计算机绘图以及三维设计造型技术日益增长的需求，在工程图学教学中有效地融入二维计算机绘图以及三维设计造型技术已显得尤为重要。论文介绍了北京理工大学在工程图学和三维造型创新设计方面“外挂式、分段式和融合式”三种模式的教学改革实践，并着重对如何将三维造型设计与工程图学有效地融合进行了论述。

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面向就业的工程制图学习评价体系研究

张淑敏，陈罡，陈树彬

2010, 31(6): 155-160.

摘要 ( 36 )

PDF(427KB) ( 191 )

教学评价是教学活动的重要环节。在教学过程中，需要评价很多的因素、内容和结果。对学生学习结果的评价尤为重要。该文在以就业为导向的课程开发指导思想指引下，通过分析工程制图要求达到的课程目标及其内容，规划并编制了学习评价标准；从学生实际出发，确定了学习评价的方法和形式。最后，以新型纺织机电专业为例，设计了该课程的学习评价方案。

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基于遥感图像解译的城市生态廊道研究

李鹍

2010, 31(6): 161-164.

摘要 ( 73 )

PDF(718KB) ( 225 )

遥感影像解译是图像学的前沿技术，将其应用于城市环境问题研究具有交叉学科的意义和较好的效果。该文通过解译遥感影像并以北京市为例，详细研究了城市生态廊道的位置、形式和内在结构，并以卫星图片推导的植被覆盖度、地表亮温为指标分析了生态廊道的作用。由此显示了遥感技术可应用于精确的城市环境分析中，是图学应用于地学、规划学的途径。

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逆向工程中基于小波的数据配准

吴维勇，王英惠

2010, 31(6): 165-170.

摘要 ( 44 )

PDF(628KB) ( 159 )

利用小波分析的多分辨率特性与迭代最近点算法(ICP)相结合，提出了多分辨率数据配准算法，实现不同视角测量数据的快速配准。首先对数据点进行三角网格划分，并进行多层小波分解。对最低层网格计算离散曲率，在不同网格数据中搜索曲率最接近的点进行迭代配准，在所得变换的基础上，进行小波重构并在较小的范围内重新搜索最接近点并进行迭代配准，重复这一过程直到实现原始数据配准。通过实例证明，该算法具有迭代速度快，抗噪声干扰等特点。

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基于力导向算法的线束连接图自动布局研究

徐本柱，程光春，李忠泽，刘晓平

2010, 31(6): 171-177.

摘要 ( 110 )

PDF(527KB) ( 465 )

线束连接图是线束图纸中去除接插件、由线段组成的表示接插件连接关系的连通无环图，线束连接图决定了线束图纸布局的骨架，是线束图纸布局的主要内容。该文将无向图布局理论中的力导向不算模型和算法引入到汽车线束连接图的布局中，实现了连接图主干的自动搜索和线束分支的约束对称布局，进而完成了汽车线束连接图的自动布局，为汽车线束图纸的自动布局提供了有效方法和技术。

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基于DWGDirect访问AutoCAD DWG图形文件

晏韵，许超

2010, 31(6): 178-181.

摘要 ( 263 )

PDF(344KB) ( 467 )

文章介绍了DWG文件的数据格式和利用DWGDirect C++函数库进行接口程序开发的主要流程。DWG文件分为头部、实体部、表部、块实体部和应急头部5个部分，对各部分的存储信息给予了简要介绍。DWGDirect是开放设计联盟(Open Design Alliance)开发的函数库，可以脱离AutoCAD平台实现对DWG文件的读写操作。针对CAD/CAM应用软件，讨论了对DWG文件中加工图素的读取操作实现方法，并给出部分C++代码。

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面向中小型燃气具行业产品数据管理系统的研究与实现

陈军源，董玉德，柳吉庆，朱长江

2010, 31(6): 182-186.

摘要 ( 35 )

PDF(431KB) ( 233 )

分析了中小型燃气具企业特点，结合广东某燃气具公司存在的实际问题，探讨了在中小型燃气具企业建设和实施产品数据管理系统的方法；论文利用ASP.NET技术和SQL技术开发了基于Web的产品数据管理系统，给出了系统的结构设计方案、采用的关键技术和主要功能实现。系统实施后，规范了其物料流程，实现了基于网络的产品数据管理。系统具有适度柔性，易于推广。

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直齿圆柱齿轮模态的有限元法分析

陈清胜

2010, 31(6): 187-190.

摘要 ( 71 )

PDF(581KB) ( 276 )

：利用三维设计软件Pro/E建立直齿圆柱齿轮力学模型，通过Pro/E与ANSYS的接口将模型导入到ANSYS中进行齿轮的模态分析。通过ANSYS 求解得到直齿圆柱齿轮的固有频率和对应的模态振型。模态分析的结果为齿轮的设计和改进提供了新技术并提供了参考依据。

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工程图数字水印技术研究

陈永府，赵建军，陈立平

2010, 31(6): 191-197.

摘要 ( 38 )

PDF(618KB) ( 162 )

该文在分析工程图数字水印特点的基础上，采用微小扰动法，在工程图的编码冗余信息中嵌入水印。详细讨论了工程图中直线段、圆弧和圆的水印嵌入算法和水印检测算法，由于扰动量很小，因而不会被人感知，也不影响工程图的功能。随后，从理论和实例上分析了算法对平移、旋转、缩放、增加、删除等的抗攻击能力。

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