图学学报

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2015年第6期目录

2015, 36(6): 0-0.

摘要 ( 37 )

PDF(204KB) ( 194 )

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谈谈图学教材

何援军，王子茹

2015, 36(6): 819-827. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2015060819

摘要 ( 61 )

PDF(327KB) ( 214 )

讨论大图学下的教学理念与方法及大图学学科系列教材的配套建设问题。从学科
分类、图学的科学基础、计算基础、图学实践、图学应用等各个角度讨论了图学的理论教学与
实践教学，以及各学科间的相互关系。基于形是图之源，图是形的载体的认识基础，给出了工
程图学、画法几何、计算机图形学、计算机图像学等主要教材的一些编写原则。基于图学的根
本是几何，建议专门编写一本《图学计算基础》作为图学的公共教材。

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面向画法几何教学的新型教具开发和

陈光，杜微，刘小东，韩思

2015, 36(6): 828-833. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2015060828

摘要 ( 63 )

PDF(14791KB) ( 84 )

针对画法几何中实物演示教具更新缓慢问题，利用旋转机构、滑块导轨机构、双滑
块摇杆机构以及单片机控制开发了一种新型画法几何综合演示教具，实现了画法几何中投影特
性、典型例题展示等一体化操作演示。通过线的求解、线面相交问题的求解和换面法问题求解，
进行了具体实例操作应用，展示了本教具的应用方法。所开发的教具不但适合教师用于辅助教学，
也是学生用于自主性学习的有利工具和丰富资源，具有较广泛的应用价值。

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平底刀底面加工叶片进排气边

张春，宁涛，沈云超，陈志同

2015, 36(6): 834-839. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2015060834

摘要 ( 58 )

PDF(1131KB) ( 192 )

平底刀加工叶片进排气边的传统方法以刀具侧刃切削工件，由于叶片进排气边处曲
面沿着截型线切线方向曲率半径较小，当走刀方向沿着截型线切向时，加工带宽较小。对影响凸
曲面加工带宽的因素进行研究发现，使用平底刀底面进行切削可以提高叶片进排气边处加工带
宽，由此提出了用平底刀底面加工进排气边的刀具定位方法，通过优化两个刀具定位参数使加工
带宽达到最大。以某航空发动机叶片进排气边为例进行仿真加工，结果表明该方法可有效增大叶
片进排气边处的加工带宽。

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基于四点偏置法的非可展直纹面侧铣刀位计算

严涛，刘志兵，王西彬，樊勇

2015, 36(6): 840-845. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2015060840

摘要 ( 39 )

PDF(720KB) ( 190 )

针对非可展直纹面五轴侧铣加工的问题，分析了非可展直纹面几何特点，根据等距
映射下的极差不变性，提出了一种计算非可展直纹面叶片五轴侧铣刀位数据的新方法。以刀具包
络面与设计曲面之间的整体误差为优化目标，建立了圆柱铣刀侧铣非可展直纹面的刀位计算方
法，运用四点偏置法确定初始刀位，采用最小二乘法对初始刀位进行优化，建立刀轴矢量偏转模
型进一步修正刀位以减小过切误差。通过实例计算分析，表明该方法可以在一定程度上减小加工
误差。

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面向汽车覆盖件的拉延模快速设计及其实现

柳伟，叶福田，万友浩，周雄辉

2015, 36(6): 846-855. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2015060846

摘要 ( 38 )

PDF(3633KB) ( 286 )

覆盖件的设计与生产是汽车制造业的重要组成部分，以覆盖件拉延模的快速设计为
研究目标，具体产品为导向，在设计模板的基础上，智能化修改与替换部分关键组件而形成新的
设计方案，以达到最小化工作量的目的。首先根据汽车覆盖件拉延模的实际模型和工艺，对拉延
模组成零件进行合理分类并建立嵌入设计知识的模板，新的设计替换模板中关键组件，系统自动
根据需要加入工艺信息，修整模型曲面以适应实际需要。实践证明，该方法可以有效地重用既往
设计经验，减少设计错误，提高设计质量。

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一种基于蝙蝠算法的工艺规划方法

范孝良，吴学华，赵爱林，王进峰

2015, 36(6): 856-861. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2015060856

摘要 ( 44 )

PDF(360KB) ( 229 )

为了解决结构复杂零件工艺规划效率低、质量差的问题，设计了一种改进的蝙蝠
算法用来进行复杂零件的工艺规划。在传统的特征-工序的工艺路线表达方法的基础上，设计了
合理的蝙蝠编码、解码策略。建立了工艺路线和蝙蝠在搜索空间位置的映射矩阵，设计了蝙蝠
种群的初始化方法。为了扩大搜索范围，改进了蝙蝠算法原有的局部搜索策略，对局部最优解
进行移位和变异操作，从而增加了种群的多样性。仿真实验验证了该算法进行工艺规划的可
行性。

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基于Sparse ICP 的三维点云耳廓识别

王森，王璐，洪靖惠，李思慧，孙晓鹏

2015, 36(6): 862-867. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2015060862

摘要 ( 134 )

PDF(632KB) ( 326 )

提出一种新颖的三维耳廓识别方法，首先基于PCA 和SVD 分解对三维耳廓点云模
型进行归一化预处理，以统一数据库中所有耳廓点云模型的位置与姿态；然后基于Iannarelli 分
类系统提取三维耳廓的4 个局部特征区域，并利用Sparse ICP 算法对局部特征区域进行匹配；最
后根据局部特征区域中对应点间的距离判断耳廓之间的差异测度，实现耳廓形状识别。实验证明，
本文算法与其他算法相比具有较高的识别精度和识别效率。

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基于数值仿真对传感器安装位置的分析评估

陈玟，张京英，李晓峰，贾涛

2015, 36(6): 868-871. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2015060868

摘要 ( 37 )

PDF(584KB) ( 206 )

采用数值仿真的手段，针对弹体高速侵彻混凝土靶板过程中不同安装位置的传感
器建立相应模型，并导入HyperMesh 进行前处理，进一步建立其有限元模型，递交LS-DYNA
求解计算得到传感器位置的时域信号，并通过频谱分析对比过载信号，对不同位置进行评估。
说明弹体测试装置中传感器安装位置的变化对获取的过载信号产生的影响，并证明传感器处于
测试装置后部时，信号更符合期望。

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一种基于平面对称群的对称图案生成方法

赵海英，陈洪，叶瑞松

2015, 36(6): 872-878. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2015060872

摘要 ( 58 )

PDF(1867KB) ( 262 )

织物图案中包含着各类蜿蜒曲线、规则与不规则的复杂元素。虽然剪纸图案和分
形图案的生成方法已有大量研究工作，但是面向新疆织物图案特点的计算机自动生成方法仍然
存在许多挑战性难题。针对新疆织物图案风格化建模难度大的问题，提出图案对称性作为图案
生成关键指标，构造循环群和二面体群等变映射与不变映射，研究图案对称性的表征方式，利
用对称图案探讨群的映射空间与对称图形之间的关联。通过群映射的仿真实验，绘制混沌吸引
子得到群对称图案，有效提高图案的对称性，丰富织物图案的花型设计。

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一种带剪切约束的启发式二维装箱算法

姚怡，赖朝安

2015, 36(6): 879-886. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2015060879

摘要 ( 43 )

PDF(341KB) ( 215 )

提出一种满足剪切约束的启发式二维装箱算法，通过价值修正策略提高箱的空间
利用率，进而减少箱的使用数量。该启发式算法将较难装箱的物品赋予较高的价值及装箱优先
权；并通过延展或融合剩余零散空间，将未用的空间合并到剩余相邻空间，以改进空间利用率。
基于标杆测试数据集的仿真实验证明了该算法的有效性和相较于其他二维装箱算法的优越性。

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复杂机电产品全三维工艺设计系统研究

陈兴玉，张祥祥，程五四，张红旗

2015, 36(6): 887-895. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2015060887

摘要 ( 53 )

PDF(1655KB) ( 191 )

针对目前复杂机电产品中高精度、薄壁及异形复杂腔体类零件加工工艺复杂，设
计周期长及后续车间制造检验工人识图不直观等问题，提出并构建了基于MBD 的C/S、B/S 混
合架构全三维工艺设计系统。阐述了系统的体系结构和实施工作流程。详细研究了设计工艺
MBD 模型构建过程中单元信息标识、组合框格标识、三维标注、动态工艺模型构建以及全三维
工艺规程卡构建关键技术。最后，给出了开发与应用实例。研究结果表明，该系统能使设计制
造过程基于统一全三维模型源，有效缩短了传统3D→2D→3D 过程总研制周期，降低了研制成
本。

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颗粒物料输送过程运动特性的离散元模拟

刘瑜，周甲伟，张晓玲

2015, 36(6): 896-902. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2015060896

摘要 ( 46 )

PDF(784KB) ( 213 )

为揭示颗粒物料输送过程中的运动规律以及卸料轨迹的影响因素，采用离散单元
法建立胶带输送机运输模型，对颗粒物料的输送和抛射行为进行模拟。通过颗粒物料输送过程
的运动速度和抛射轨迹分析发现：颗粒在胶带输送机上的运动分为加速、抛射和碰撞3 个阶段，
颗粒在碰撞阶段与挡板和其他颗粒发生多次碰撞，使其速度和方向不断改变，是影响颗粒卸料
落点的主要因素；颗粒物料按照入料顺序分为入料初期颗粒、入料中间颗粒和入料末期颗粒，
入料中间颗粒在抛射和碰撞反弹阶段都会受到其他颗粒的干扰，其卸料轨迹和落点存在较大差
异，碰撞过程中能量损失较大，是影响输送效率的重要原因。

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基于目标拆卸的虚拟拆装过程建模

王昊，曾鸿，张均东，高跃峰

2015, 36(6): 903-908. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2015060903

摘要 ( 51 )

PDF(833KB) ( 204 )

：针对目前基于层次关系模型和关联关系模型的虚拟拆装系统中未考虑目标拆卸的
问题，在原有层次关系模型基础上引入跳跃拆卸路径的概念，对基于层次关系模型和关联关系
模型的拆装结构模型进行了完善和优化。对引入跳跃拆卸路径后的拆卸模型进行序列规划，并
针对拆装决策过程中拆装单元的组合与还原问题进行论述，最后建立基于关联关系模型的目标
拆卸算法。以船用分油机进行实例验证，验证结果表明该模型能够很好地解决目标拆卸的问题，
对相关应用系统开发具有一定的参考价值。

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抗强剪切攻击的四元数彩色图像零水印算法

何冰

2015, 36(6): 909-919. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2015060909

摘要 ( 73 )

PDF(1860KB) ( 195 )

针对现有彩色图像零水印算法对存在信息量丢失的各种攻击(如剪切、行列移除、
涂抹等)的不足，提出一种基于非负矩阵分解(NMF)和四元数实矩阵的彩色图像零水印算法。该
算法首先提取彩色图像的3 个分量(R、G、B)并将各分量进行NMF 分解；其次将分解后的各系
数矩阵在版权中心进行注册，同时将原始彩色图像使用四元数实矩阵来表征，并计算实数字矩
阵的Krawtchouk 不变矩；最后，在版权中心注册Krawtchouk 不变矩特征向量；由剩余未剪切
部分的彩色图像和注册的系数矩阵共同恢复出完整的原始图像。实验结果表明：在彩色图像剪
切或涂抹面积超过80%时，水印信息仍可以正确地被提取；使用四元数彩色图像整体法表征图
像在图像类聚以及水印误检率方面的性能都要优于彩色图像三通道分别处理或直接灰度化实现
的效果。

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中英文混排扭曲文本图像快速校正方法

王景中，孙婷，童立靖

2015, 36(6): 920-925. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2015060920

摘要 ( 84 )

PDF(3455KB) ( 479 )

：针对OCR 在识别文本图像时，由于扭曲造成的中英文混排文本图像识别率不理想
的情况，提出一种快速扭曲校正方法。图像经过预处理后，首先利用形态学膨胀定位文本行，
得到各文本行上下边界；分别对每个文本行参考垂直投影信息进行文字切分，获得字符包围盒；
然后根据中英文的不同特点在每个文本行中逐个对字符位置进行校正，最终实现图像重构。实
验结果表明，该方法校正速度快、精度高，对于中英文混排扭曲文档图像有较好地校正效果，
校正后图像OCR 识别率有明显提高。

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基于正态DS 证据理论的机载LIDAR 数据地物分类方法

冯裴裴，杨风暴，卫红，李大威，梁若飞

2015, 36(6): 926-930. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2015060926

摘要 ( 52 )

PDF(535KB) ( 216 )

针对现有方法无法满足机载激光扫描与测距系统(LIDAR)数据地物分类时对算法
精度和速度需求的问题，提出了一种基于非下采样剪切波(NSST)和正态DS 证据理论的LIDAR
数据快速地物分类方法。首先，利用NSST 对LIDAR 数据源图像进行多尺度分解，对得到的各
层高频图像进行中值滤波处理，并进行逆变换合成。其次，构建正态概率分配函数及模糊类别，
对LIDAR 数据进行信任分配，并进行合成与决策。实验证实，该方法的分类精度达到86.12%，
运行时间仅为0.46 s，在保证快速的基础上有效地提高了分类算法的精度。

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一种基于RGBD 图像的似物性采样算法

方帅，金忍，于磊，刘永进

2015, 36(6): 931-936. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2015060931

摘要 ( 72 )

PDF(1245KB) ( 221 )

近年来，图像的似物性采样研究成为一个热门的研究领域。似物性采样是提取一
幅图像中可能成为任意目标的窗口，用于减少目标识别的搜索窗口。但目前有关似物性采样的
研究都是基于RGB 图像的，本文基于RGBD 图像的似物性采样算法，结合了目前RGB 图像似
物性采样最好的方法，并利用D 图的深度似物性特征，提出了基于贝叶斯框架的RGBD 图像的
似物性采样方法。在NYU Depth 数据集上实验证明了这些似物性描述方法的结合要比单独使用
任一种描述结果更优。最后，与目前流行的基于RGB 图像的似物性采样方法进行了对比实验，
证明了深度图的加入可以更好的优化似物性采样的结果。

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大型产品虚拟装配环境的视点漫游技术

熊巍，王清辉，黄仲东，许晨旸

2015, 36(6): 937-943. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2015060937

摘要 ( 43 )

PDF(5375KB) ( 211 )

针对大型产品虚拟装配环境中的场景漫游问题，提出一种简单且高效的视点运动
控制策略。以认知心理学和人机工程学理论为指导，首先建立人手作业空间，然后对作业空间
进行功能划分，分为对象操作区和视点漫游区，最后在功能分区的基础上建立人手运动感知与
视点运动控制的映射模型。通过实验证明，操作者对大型产品进行虚拟装配的过程中，可以轻
松地利用该方法实现场景漫游，进而实现虚拟环境中对象操作和场景漫游的无缝集成。

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材料二维微结构仿真随机概率圆优化填充算法

陈震，周金宇

2015, 36(6): 944-949. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2015060944

摘要 ( 59 )

PDF(532KB) ( 187 )

几何建模是影响有限元法计算材料性能精确性的主要因素之一。利用圆等简单的
几何实体近似模拟离散化实体效果良好，不仅能大量简化几何计算，还能构造出误差在可接受
范围内的近似模型。材料特性不仅取决于平均颗粒尺寸，受颗粒尺寸分布的影响也十分显著。
本文设计的随机圆填充算法保证了填充圆半径服从某一概率分布，重点分析了常规圆产生方法
和依据干涉圆的干涉类型生成新圆。该算法不仅完全杜绝了圆的干涉还极大的减小了圆的相离，
相对于现有的填充算法，填充度有了显著提升。

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基于NX/Open 的悬挂式爬坡输送线的碰撞检测仿真系统开发

赵玉善，郭慧

2015, 36(6): 950-954. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2015060950

摘要 ( 89 )

PDF(4486KB) ( 280 )

在悬挂式上下坡输送线的结构设计中，预测和有效避免挂件在上下坡过程中的动
态碰撞是企业的迫切需求。针对该输送线需满足零件设计参数化、碰撞检测可视化的特点，开
发了一种以NX/Open API 为数据接口的快速检测爬坡过程中挂件是否发生碰撞的仿真系统。实
现了对已建模零件的参数化修改，以及对爬坡输送线进行自动化的虚拟装配和运动仿真，通过
不同参数下的再仿真试验及其效果反馈，最终达到消除碰撞和优化结构的目的。

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基于动态规划的云计算虚拟机簇聚类方法

祝衍军

2015, 36(6): 955-959. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2015060955

摘要 ( 64 )

PDF(272KB) ( 212 )

多虚拟机聚簇的快速高效实现，对于云数据处理能力的提升具有重要意义。基于
虚拟机聚簇的一般原理，引入动态规划全局优化策略，构建一种新的虚拟机聚簇方法。首先根
据预设的虚拟机属性判别函数，对虚拟机资源执行升序排列；进而选取升序集合中心位置的虚
拟机作为聚簇起点，根据动态规划策略从两个方向开始进行聚簇；聚簇的原则本着全局聚簇最
优的动态规划准则。实验结果表明，基于动态规划的虚拟机聚簇方法，聚簇速度快，聚簇效果
稳定。

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机械制图融合式交互课件研究与教学实践

许国玉，兰朝凤

2015, 36(6): 960-965. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2015060960

摘要 ( 60 )

PDF(5594KB) ( 280 )

面向创新人才培养，以“融合式教学”教育理念为指导，研究机械制图交互课件，
并提出以其课件为媒介深化教学改革和课程资源建设，辅助教师将课内与课外、教学手段与教
学方法、图学教育与工程实践有机结合实施“融合式教学”；辅助学生课内与课外“融合式学习”
机械制图课程。结果表明，机械制图融合式交互课件为教师主导教学和学生主体学习的互动教
学提供了有效的信息技术支撑，进而为培养创新人才提供了一个有效途径；通过全国多媒体课
件大赛现场演示推广，其课件获一等奖。

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基于MAXScript 的立体构成插件研究及实现

于舒婷，谢伙生

2015, 36(6): 966-972. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2015060966

摘要 ( 85 )

PDF(2555KB) ( 193 )

立体构成课程是艺术设计学科基础课程三大构成之一。基于该课程教学常面临取材
难、加工难、学生三维意识薄弱等问题，采用主流三维软件3ds Max 和其自带的脚本语言MAXScript
对立体构成教学手段加以改进。通过分析并选取立体构成作品常用的构成要素，运用MAXScript
脚本语言设计出一款能够生成多种类型数字化立体构成造型的插件。利用MAXScript 的批处理
能力以及界面编辑功能使立体构成教学更便捷、直观。本插件已应用于福州软件职业技术学院
数字媒体设计系以及福建第二轻工业学校的立体构成课程教学中，受到师生们的普遍好评。采
用MAXScript 辅助立体构成教学，为立体构成教学的数字化提供一种行之有效的新方法。

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管道内壁全景图像自适应展开算法研究

唐爱平

2015, 36(6): 973-978. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2015060973

摘要 ( 70 )

PDF(590KB) ( 212 )

全景环形透镜(panoramic annular lens)是一种特殊的光学成像器件，将其应用在管
道形貌检测领域，恰好能忽略管道径向上的中空图像且能获取整个管道内壁一定范围内的全景
图像。吸收传统展开算法中切向展开的优点，设计一种标定实验，利用边缘提取、Hough 变化、
插值等方法来自适应地调节映射点领域内的权值，达到圆环的自适应径向展开。仿真实验表明，
该算法有效地改善了径向放大率，方便适用于不同管径管道。

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2015年部目次

2015, 36(6): 978-982.

摘要 ( 31 )

PDF(314KB) ( 189 )

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