图学学报

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2015年第3期目录

2015, 36(3): 0-0.

摘要 ( 27 )

PDF(309KB) ( 164 )

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一种基于几何的形计算机制

何援军

2015, 36(3): 319-330.

摘要 ( 62 )

PDF(810KB) ( 210 )

提出一种几何问题几何化的形计算机制。它综合了几何、代数、画法几何及现代计
算工具等理论、方法与技术，实现“三维思维，二维图解，一维计算”多维空间的融合。从更宏
观的几何角度构筑算法框架，是对常规数计算的补充，可用于相当宽泛的一类几何计算。

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提示笔刷的数字油画画布自动生成

陈佳舟，胡文文，何栋，缪永伟

2015, 36(3): 331-338.

摘要 ( 54 )

PDF(2011KB) ( 301 )

传统的数字油画画布由区域边界线条和指定颜料数字构成，绘画者仅需在每个区域
内部涂上与数字对应的颜料即可完成自己的手绘作品，是一种流传广泛的新艺术形式。然而，这
些画布不仅需要专业人员花费大量时间设计，且无法提示笔刷的方向和大小，影响绘画的效果。
为此，提出一种提示笔刷的自动生成方法，将任意图像转换为数字油画画布的同时，利用方向场
流线合理提示出笔刷的宽度、长度和方向。实验结果表明，该方法生成的数字油画画布线条封闭
光滑，数字清晰可辨，笔刷提示流线对绘画效果有明显的改善。

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基于八叉树邻域分析的光线跟踪加速算法

张文胜，解骞，钟瑾，刘俊平3，郝青，郭广利

2015, 36(3): 339-344.

摘要 ( 98 )

PDF(2110KB) ( 512 )

八叉树是加速光线跟踪常用的层次划分结构，为加快八叉树跟踪光线的过程，论文
研究了运用八叉树邻域分析提高光线与八叉树节点之间的碰撞检测速度的方法，提出了一种结构
简单、计算效率更高的八叉树节点的邻域分析算法。运用该算法可由现碰撞节点快速计算出下一
碰撞节点，避免了采用大量递归搜索计算，从而提高了图像的渲染速度。实验结果表明，使用论
文提出的邻域分析进行碰撞检测，效率比传统算法提高了3 倍以上，大大提高了光线跟踪的速度。

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基于QR 分解的彩色图像自嵌入全盲水印算法

韩绍程，张红颖

2015, 36(3): 345-351.

摘要 ( 94 )

PDF(2255KB) ( 249 )

针对彩色图像的版权保护问题，基于QR 矩阵分解提出了一种自嵌入全盲水印算
法。先将原始图像的G 通道分量进行非下采样剪切波变换，再对得到的低频分量分块QR 分解，
通过判断各子块R 矩阵中第一行元素向量的l1 范数与所有子块R 矩阵第一行元素l1 范数均值之
间的大小关系生成特征水印。然后对B 通道分量DWT 变换后的低频分量进行分块QR 分解，
并通过修改该子块QR 分解后R 矩阵中第一行最后一列元素来嵌入特征水印。特征水印的生成
和嵌入在两个通道内独立完成，水印检测无需原始载体图像，算法无需借助外加水印信息即可
完成对图像版权的鉴别。实验结果表明，该算法在经历添加噪声、JPEG 压缩、缩放、剪切和行
偏移等常见攻击时，具有很强的鲁棒性。

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气象计量自动化温度检定系统中的图像预处理研究

张佳佳，孟宪罗，蒋涛，刘宇

2015, 36(3): 352-355.

摘要 ( 87 )

PDF(583KB) ( 164 )

针对气象计量自动化温度检定系统中图像噪声大、对比度不够等问题，在采用图像
预处理技术的基础上，提出一种同态滤波的对比度受限自适应图像预处理方法。尝试中值滤波对
红外图像进行去噪，保证噪声不被增强的前提下，利用同态滤波的原理，对图像细节进行增强。
但同态滤波依然存在图像特征点与非特征点在图像质量不高的情况下容易混淆的问题，对此采用
限制对比度自适应直方图均衡的方法进一步调整图像的动态范围。通过仿真实验对此方法进行验
证，验证了所提出方法的有效性。

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一类双参数三次Bézier 曲线的形状分析

刘植，李晨，谢进，费腾

2015, 36(3): 356-362.

摘要 ( 74 )

PDF(575KB) ( 167 )

：为了分析清楚形状参数对一类双参数三次Bézier 曲线形态的影响及实现其对该曲线
形状的调控，利用包络理论与拓扑映射的方法对一类双参数三次Bézier 曲线进行了形状分析，明
确了形状参数对曲线的影响，画出了曲线的形状特征分布图，得出了曲线上有奇点、拐点和曲线
为局部凸或全局凸的充分必要条件，这些条件完全由控制多边形的相对位置表示，并进一步讨论
了形状参数对曲线形状的影响。

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基于Bézier 曲线的两平行线间缓和曲线构造

蔡华辉，柳炳祥，程燕

2015, 36(3): 363-366.

摘要 ( 59 )

PDF(514KB) ( 199 )

利用五次Bézier 曲线，构造了一条含形状参数的两平行线间满足G2 连续的缓和曲
线。这条曲线在t=1/2 含有唯一的曲率极值点。利用形状参数可以方便地控制曲率极值的大小和
调节曲线的形状。

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结合广义重心坐标与Voronoi 剖分的函数分片逼近

肖艳阳，涂锦灿，陈中贵

2015, 36(3): 367-375.

摘要 ( 104 )

PDF(1895KB) ( 339 )

结合广义重心坐标理论，提出了一个新方法，以解决在平面区域上的函数逼近问题。
该方法通过构建基于广义重心坐标的最优分片函数来逼近目标函数。采用Voronoi 图来划分区域，
并提出一个度量逼近误差的能量函数。推导出该函数的导数后，采用一种高效的Voronoi 节点更
新方法来获得区域的最优剖分，并通过最优剖分构建最优分片函数。由于该方法对不连续函数具
有良好地逼近能力，因此将其应用在图像逼近问题中。分别在解析函数和彩色图像上对该方法进
行实验，均获得了很好的逼近效果。

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复杂机电产品线缆信息本体表达与存储分析

王发麟，廖文和，郭宇，鞠传海

2015, 36(3): 376-383.

摘要 ( 65 )

PDF(728KB) ( 230 )

针对复杂机电产品中线缆工程语义信息统一表达难、线缆复杂拓扑结构难以表示和
存储的问题，提出基于本体和无向图的复杂线缆信息表达与存储分析方法。首先建立了基于布线
设计、装配工艺规划和仿真分析3 个维度的线缆信息集成模型；然后利用本体技术对模型信息进
行了本体建模，增强了线缆语义信息的表达；最后利用一种水平分割算法将线缆零件划分成一个
无向图，在此基础上建立邻接表，实现了线缆零件无向图在计算机中的存储和表达。通过将该方
法应用到某线缆零件的实际分析中，验证了文中方法的可行性。

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涡轮气冷叶片传热分析数据提取技术研究

付光辉，席平，张宝源，李吉星

2015, 36(3): 384-391.

摘要 ( 63 )

PDF(1040KB) ( 168 )

涡轮气冷叶片传热管网计算是涡轮气冷叶片传热设计的重要环节，针对涡轮气冷
叶片传热设计需求，提出了涡轮气冷叶片模型传热分析数据提取的方法，具体包括计算单元划
分、流路自动判断、网络图生成和传热数据提取等算法。结合涡轮气冷叶片结构特点，使用UG
Open API 工具开发了传热分析数据提取系统，实现了涡轮气冷叶片传热分析数据的提取、管理
和输出功能，以用于后续的分析计算，提高了传热设计管网计算的自动化水平，并通过实例验
证了所提出方法的可行性。

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集成几何约束与物性仿真技术的虚拟装配

许晨旸，张瑞秋，刘林，熊巍

2015, 36(3): 392-396.

摘要 ( 56 )

PDF(667KB) ( 263 )

针对传统装配定位导航中零部件位姿的突变问题，利用线性插值与四元数球形插值
的方法，求解零部件约束定位变换过程的渐变运动；同时利用导纳式力觉交互控制模式，解决了
约束定位变换后的控制信号分离问题；在装配运动导航阶段，将约束几何元素具象化为力觉约束
模型，以满足虚拟装配对力觉反馈的需求。针对虚拟装配对物性仿真的需求，将开源物理引擎
Bullet 集成到仿真系统中，提出几何约束与物性仿真技术相结合的装配流程，最后在自主研发的
虚拟装配原型系统中进行了应用实例验证。

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超高速电梯系统动态仿真分析

马幸福，陈炳炎

2015, 36(3): 397-401.

摘要 ( 84 )

PDF(1439KB) ( 231 )

电梯的振动是影响舒适性的最主要因素，针对4.0 m/s 超高速电梯系统，以轿厢-
轿架-导轨-钢丝绳耦合系统为研究对象，建立垂直系统振动动力学模型，结合机械系统动力学自
动分析虚拟样机技术，通过建立钢丝绳动力学模型、添加导轨与导靴之间的接触力、水平振动
激励及垂直振动激励，建立电梯整机虚拟样机模型，设定约束与驱动，进行动态特性仿真分析。
仿真结果表明，电梯垂直振动加速度、水平振动加速度等性能指标满足要求，为超高速电梯的
开发提供了设计依据。

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一种基于MOD 字典学习的图像超分辨率重建新算法

邹建成，张文婷

2015, 36(3): 402-406.

摘要 ( 123 )

PDF(2198KB) ( 227 )

将低分辨率图像重建成高分辨率图像是图像处理领域中的一个重要课题。Yang 提出
一种基于联合字典学习的图像超分辨率重建算法，其算法样本选取与字典训练方法较为复杂。提
出一种基于MOD 字典学习的图像超分辨率重建新算法，首先采用少量的训练样本代替Yang 的大量训
练样本，然后使用MOD 字典学习算法代替Yang 的FFS 字典学习算法，最后利用字典对图像进
行稀疏表示与重建。实验结果表明，所提出的算法速度较快，并且重建图像的质量较高。

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改进优先级的分步匹配图像修复算法

朱晓临，王传奇，范承凯

2015, 36(3): 407-412.

摘要 ( 50 )

PDF(908KB) ( 190 )

首先对Criminisi 算法的优先级进行了改进，将图像的局部亮度方差作为优先级的
一个度量因子，使图像的修复顺序更加合理；然后对Criminisi 算法最佳匹配块的获取过程进行
了改进，先后使用1 范数和最小二乘法，改进了相似性度量函数，进行分步筛选，获取最佳匹
配块，使得匹配更为准确，修复效果更加理想。

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针对合成孔径雷达图像的新型LOG 边缘检测算法

李洪安，张飞，杜卓明，康宝生，李占利

2015, 36(3): 413-417.

摘要 ( 96 )

PDF(5279KB) ( 211 )

：传统LOG 边缘检测算法对合成孔径雷达图像进行边缘检测时，对噪声敏感，同时也
易损坏部分低强度边缘。针对这一问题，提出了一种新型的LOG 边缘检测算法，首先采用双边滤
波和自适应中值滤波来代替传统LOG 算子中的高斯滤波，再计算平滑后图像的拉普拉斯，最后提
取运算后的零交叉点作为图像的边缘。仿真实验表明，本文方法在脉冲噪声环境下具有显著的去噪
效果，而且能较好地保护边缘，提高了检测精度，相对传统LOG 算法具有更好地检测效果。

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基于倾角校正的地震层位追踪算法

刘鑫，车翔玖，林森乔

2015, 36(3): 418-424.

摘要 ( 89 )

PDF(1132KB) ( 246 )

由于地下构造复杂且原始采集地震数据的信噪比低、噪声干扰强等原因，常无法
正确拾取地震层位，如出现层位跳变等问题。为了解决该问题，本文提出了一种抗干扰的地震
层位追踪算法，首先基于Morlet 小波进行滤波去噪，并进行相干计算以获得倾角控制体；然后
使用倾角信息进行初始追踪，加快增长速度；若初始追踪失败，根据同相轴类型，在搜索时窗
内继续追踪候选点，追踪过程利用倾角信息获得正确的邻域进行增长判断；本文还使用了多个
容许偏差值进行逐步追踪的同时，通过权值参数控制倾角在断层处停止增长。实验表明本文算
法识别的层位面与原始数据的地质层位吻合良好，且断点位置较准确。

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基于显著目标移动的自动抠图方法

陈志华，朱楠楠，肖小龙，张静，袁玉波

2015, 36(3): 425-431.

摘要 ( 76 )

PDF(1073KB) ( 325 )

抠图技术是一种常用的提取图像中精确目标区域的方法，在图像编辑中有着重要的
应用，现有的大多数抠图技术依赖于人工交互，本文提出一种基于显著目标移动的自动抠图方法。
首先对输入图像进行区域分割；然后计算各个区域的显著性值，并建立区域之间的显著性引力模
型；在此基础上进行基于显著目标移动的迭代，从而获取图像的显著区域；之后对显著图进行分
割并且进行目标区域形态学运算，生成三分图；最后利用基于学习的抠图算法，提取图像目标。
实验结果表明，本文方法不需要人工交互和其他的辅助信息，目标抠取效果良好。

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基于RBF 神经网络的低对比度图像自适应增强算法

赵仁涛，郭彩乔，李华德，崔佳星，张志芳，铁军

2015, 36(3): 432-437.

摘要 ( 225 )

PDF(1333KB) ( 205 )

针对低对比度图像增强问题，提出了一种将直方图修正与RBF 神经网络相结合的
图像对比度增强算法。首先由原始图像获得与其邻域存在对比度的像素的条件概率直方图，通
过调整两个增强参数可以改变条件概率直方图和均匀分布直方图的权重，生成新的直方图对图
像进行增强。采用RBF 神经网络建立图像特征与两个增强参数之间的非线性映射关系。根据图
像本身的特征快速获得增强参数，从而实现图像的自适应增强。该方法计算量小，实时性强，
应用范围广，有较强的自适应性。

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一种单幅图像雨滴去除的方法

周远，韩裕生，周浦城

2015, 36(3): 438-443.

摘要 ( 95 )

PDF(1898KB) ( 557 )

在雨天条件下，由于雨滴对成像系统的不良影响，将会导致获取的图像质量下降，
不利于对图像信息进一步处理。针对该问题，首先根据内部生成机制有关理论将雨天图像分解
为粗糙子图与细节子图；然后，采用基于形态学分量分析的稀疏分解方法将细节子图划分为有
雨部分和无雨部分；最后，利用粗糙子图与无雨部分进行重构得到去雨后的图像。实验结果表
明，该方法能够有效去除图像中的雨线，并较好地保留场景的细节信息。

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基于三角区域有理函数的图像自适应插值

宁阳，张云峰，高珊珊，迟静，张彩明

2015, 36(3): 444-451.

摘要 ( 60 )

PDF(1056KB) ( 220 )

基于有理函数模型提出了一种新的图像插值算法。此类有理函数基于三角区域构造
并且具有简洁且灵活的表达式，同时含有一个可调节参数，在不改变插值曲面输入数据的前提下，
可以通过调整参数来微调曲面弯曲程度从而达到更加理想的插值效果。首先将图像区域进行三角
剖分，将有理函数模型定义域转化到其特殊域（等腰直角三角形域），通过区域变换使插值曲面
达到更好的连续性和光滑性，有效提升了插值精度；然后利用一种基于边缘走向的权值确定方法
分别确定各个三角域的权值；最后通过等值线分析将图像划分为不同区域，在平滑区域上随机选
择或者固定参数进行插值即可，在非平滑区域上则进行参数的最优化选取，使当前的插值曲面块
达到最优，进一步提升了插值精度。本文算法在边缘区域和纹理信息保持方面相对于传统插值算
法具有一定的优势，有效地消除了常见的振铃、走样等现象，并且具有良好的视觉效果。

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智能获取装箱管状工件抓取位置的研究

郭慧，沈霞，王勇

2015, 36(3): 452-456.

摘要 ( 68 )

PDF(1488KB) ( 184 )

机械手智能抓取工件时，工件抓取位置的获取是基于机器视觉精确装配的重点。针
对环境较复杂的装箱管状工件的装配抓取环节，建立合理的机器视觉系统，利用正向照明系统对
工件表面产生的反光直光条特征，提出了一种Gaussian 拟合与Hough 变换相结合的拟合算法。首
先利用Gaussian 拟合提取各光条法向上的中心坐标，然后将获取的坐标点集运用Hough 变换进行
拟合，最后根据获取的各光条中心线计算各工件的抓取位置。实验结果表明该方法能同时实现多
条光条直线的拟合，又能抑制干扰点或噪声的影响，有效实现装箱工件抓取位置的智能获取。

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基于DS-CDS 的改进运动估计算法及实验

刘艳

2015, 36(3): 457-561.

摘要 ( 71 )

PDF(458KB) ( 174 )

为了提高视频的压缩效率，在菱形搜索算法和十字菱形搜索算法的基础上，结合实
际运动图像中的运动向量以水平方向向量为主的特点，提出了一种利用偏水平十字模板搜索与偏
向双菱形模板搜索相结合的改进搜索算法。为检验本文改进算法的效果进行了对比实验，结果表
明：本文提出的基于偏水平十字及偏向双菱形搜索法适合各种运动类型的视频序列，更适用于运
动变化剧烈的序列，并且能够在PSNR 值和BR 值接近最优水平时，大大减少运动估计时间，相
比于FS 算法，对QCIF 格式图像的运动估计时间减少约95%，对CIF 格式图像的运动估计时间
减小约94%。

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一种SPH 流体仿真边界校正方法

刘旭，班晓娟，杨鸣远，贺亮亮

2015, 36(3): 462-467.

摘要 ( 67 )

PDF(761KB) ( 320 )

使用光滑粒子流体动力学方法进行流体仿真，并提出一种边界校正方法。使用快速
泊松盘采样算法对容器边界进行采样，生成边界粒子，对边界粒子质量进行差值估算，计算边界
粒子对流体粒子的作用力，以此来仿真流体与边界的相互作用。该方法可避免穿刺、滞留等现象
的发生。通过实验验证了该算法的正确性。

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血管内超声图像后处理综述

孙正

2015, 36(3): 468-476.

摘要 ( 181 )

PDF(1437KB) ( 507 )

血管内超声显像是目前临床常用的诊断血管病变的介入影像手段，可在活体中观
察血管壁和管腔的形态，以及斑块的形态和成分。采用数字图像处理技术，对血管内超声图像
序列进行自动或半自动地处理和分析，对于血管病变的计算机辅助诊断和制定最佳诊疗方案具
有重要意义。本文就近年来血管内超声图像计算机后处理的研究现状进行综述，包括图像分割
和组织标定、运动伪影的抑制、血管的三维重建、血管形态和血流动力学参数的测量、组织定
征显像及与其他影像的融合等，评价了目前的研究情况，并对未来的研究提出了展望。

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基于模糊C 均值图像抗噪分割方法的研究

苏志远，刘慧，李秋萍

2015, 36(3): 477-484.

摘要 ( 70 )

PDF(1207KB) ( 246 )

针对含有噪声且光线不均的医学图像，提出了一种基于模糊C 均值聚类的图像分
割算法。模糊C 均值聚类算法描述简洁、易于实现、分割效果好，在图像分割应用领域得到了
快速发展，但也存在着对噪声敏感的问题。考虑到提取的医学图像数据中必定包含噪声，因此
通过修改目标模糊函数J(u, v)，在引入像素点邻域信息的基础上，对邻域信息加入了惩罚因子。
弥补了传统模糊C 均值聚类算法的不足，使该方法对含有噪声的医学图像更加有效。实验分析
表明了算法的有效性和实用性。

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注释性功能为土木建筑工程设计界带来新展望

杜瑞锋，申钢，贾国强

2015, 36(3): 485-488.

摘要 ( 65 )

PDF(565KB) ( 191 )

：在土木建筑工程设计行业中，广泛应用由Autodesk 公司发行的绘图软件AutoCAD,
介绍了高版本AutoCAD 软件中具有的注释性、注释对象的概念。与目前建筑设计的应用情况进
行了比较，阐述了注释性功能的使用方法，突出了注释性功能在土木建筑工程设计行业中所具
有的优点以及带来的新展望，同时对涉及工程图学的其他行业，如建筑装饰、机械设计等专业
产生有益的启发。但目前注释性功能的重要性没有得到认识，在土木建筑工程设计实践和教学
中需进一步探讨、推广和应用。

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一种应用于列车信息画面实时重建的快速绘图方法

邹东

2015, 36(3): 489-493.

摘要 ( 46 )

PDF(549KB) ( 186 )

在许多视频应用中，画面重建是一个重要的课题。提出一种应用于列车信息实时
分析重建系统的快速绘图方法使用双缓存技术在内存空间申请指定大小的位图，通过图形设备
接口在该位图上进行图形绘制。绘图模块对基本绘图单元进行封装，各绘图元素单元具有相似
的设置接口。采用了双缓冲技术避免闪烁，同时采用部分绘制方法，提高绘制速度。该绘图模
块具有很好的可扩展性、实时性和灵活性。所提出的快速绘图方法在列车信息实时分析重建系
统中得到很好的应用。

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