图学学报

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2016年第4期目录

2016, 37(4): 0.

摘要 ( 66 )

PDF(126KB) ( 216 )

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赵学田对中国图学学科建设的贡献

刘克明

2016, 37(4): 443-450. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2016040443

摘要 ( 158 )

PDF(891KB) ( 220 )

中国当代图学学科的建制发轫于图学教育。著名图学家赵学田教授，以毕生的精
力献身图学教育、普及图学知识，教学中将机械制图最基本的投影几何知识点编成歌诀、以口
诀讲授，积极倡导图学电化教学；并筹办湖北省制图学会暨全国制图学术交流会、成立中国工
程图学学会、推动中国图学史——即学科历史的研究，为中国当代图学学科的建制化过程作出
了贡献，他是中国图学学科建设的奠基人。

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一种基于GPU 的弹坑实时绘制方法

郑顾平，邢玥，张荣华

2016, 37(4): 451-456. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2016040451

摘要 ( 112 )

PDF(4075KB) ( 353 )

为解决动态地形绘制过程中高逼真性与实时性这一矛盾，提出一种基于GPU 的动
态地形实时绘制方法。首先基于Geometry Clipmaps 算法构建地形层次结构，然后在更新过程
中引入真实物理模型与过程纹理映射相结合方法，以使最终绘制的地形达到更为逼真的效果。
为验证该方法的有效性，模拟了炮弹在草地上爆炸形成的弹坑效果，并与基于ROAM 算法绘制
的弹坑效果在绘制三角形数量、平均帧速率及CPU 占用率3 个方面做了对比。实验结果表明，
所提方法能够有效减少绘制的三角形数量，并能获得较高的帧速率及逼真度，满足动态地形绘
制对于高逼真性和实时性的要求。

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一类三焦点曲线

高满屯，李阳，王淑侠，王守霞

2016, 37(4): 457-466. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2016040457

摘要 ( 58 )

PDF(2794KB) ( 223 )

针对三焦点曲线进行研究。首先提出一类三焦点曲线的概念和数学表达式，对该类
三焦点曲线表达式的性质进行分析。其次，通过变化三焦点曲线参数，用计算机编程方法对三焦
点曲线进行定量化分析和形状分析，分析和总结得到了曲线性质和规律。最后，通过对实际物体
图像进行处理、提取边缘、曲线拟合等图像处理方法获得物体图像的三焦点曲线表示，并对实验
结果进行了误差分析。实验结果表明三焦点曲线能够精确表示某些自然物体图像的轮廓。

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卵圆方程研究

李湘江

2016, 37(4): 467-470. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2016040467

摘要 ( 81 )

PDF(469KB) ( 282 )

卵圆是生活中非常常见的图形，但数学和工程学中对卵圆没有明确的定义。对于
卵圆的研究仍然停留在圆和椭圆的阶段。根据卵圆的描述性定义，给出了卵圆的卵心、卵圆的
长半径、卵圆的短半径和卵圆的对称半径等概念，经过严格的数学分析和推导首次提出了一种
三次卵圆方程及标准卵圆方程。给出某些三次方程是否为卵圆方程的判别方法，以及卵圆长、
短半径和卵圆对称半径的求法。在一定程度上解决了卵圆无单一数学表达的问题。通过对真实
鸡蛋照片的图像分析，取得照片中鸡蛋的长、短半径和对称半径的实际参数值，代入卵圆方程，
运用计算机程序绘制卵圆方程图形，与真实鸡蛋照片进行比照，能达到高度吻合的效果。

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二维板材切割下料问题的一种确定性算法

曾兆敏1，王继红2，管卫利3

2016, 37(4): 471-475. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2016040471

摘要 ( 275 )

PDF(403KB) ( 560 )

研究二维板材切割下料问题，即使用最少板材切割出一定数量的若干种矩形件。
提出一种结合背包算法和线性规划算法的确定性求解算法。首先构造生成均匀条带四块排样方
式的背包算法；然后采用线性规划算法迭代调用上述背包算法，每次均根据生产成本最小原则
改善目标函数并修正各种矩形件的当前价值，按照当前价值生成新的排样方式；最后选择最优
的一组排样方式组成排样方案。采用基准测题，将该算法与著名的T 型下料算法进行比较，实
验结果表明，该算法比T 型下料算法更能节省板材，计算时间能够满足实际应用需要。

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Wang-Bézier 型广义Ball 曲线的降阶

王燕 1，李志明 2

2016, 37(4): 476-482. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2016040476

摘要 ( 73 )

PDF(317KB) ( 182 )

分别应用扰动法和最佳一致逼近法，提出WBGB 曲线的降阶算法，并给出了误差
估计。实验结果表明，用最佳一致逼近法效果比扰动法要好。若利用扰动法得到的降阶曲线不
能达到预期的误差，则可以先利用细分算法对曲线做细分，再逐段用扰动法降阶。WBGB 曲线
的降阶算法丰富了广义Ball 曲线曲面的理论。

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基于几何配准的三维模型几何比对方法研究

周培1，刘铭2，王腾1，杨欣2，聂蓉梅1

2016, 37(4): 483-490. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2016040483

摘要 ( 80 )

PDF(1408KB) ( 314 )

：针对设计师在进行协同建模时无法快速查看模型变更信息的问题，提出了快速比
对两个模型几何差异的方法。首先，通过等步长采点获取两个模型的点云数据；然后，利用主
元分析法计算两个点云的特征向量从而获取点云的参考坐标系，推导两个点云参考坐标系的坐
标变换，将两个点云调整到一致，即可实现点云的初始配准；最后，利用最近点迭代法对两个
点云进行精确配准，记录配准后两个点云中的非重叠区域，可获取两个点云的几何差异区域。
测试结果表明该方法可以有效识别两个模型的几何差异。

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列车转向架侧架声发射检测的有限元仿真与试验

张建超1,2，郝如江3，武哲1

2016, 37(4): 491-495. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2016040491

摘要 ( 80 )

PDF(3117KB) ( 182 )

侧架作为列车转向架的关键部件，其结构疲劳性能和裂纹状态直接决定着机车车
辆的运行安全。首先从侧架检修时易出现疲劳裂纹的典型位置入手，提出采用声发射技术的必
要性；其次集合UG、HyperMesh、ANSYS/LS-DYNA 3 种有限元软件的三维建模方法，对声发
射信号在侧架中的传播特性进行仿真和可视化；最后依据仿真分析结果提出试验方案，并搭建
侧架结构的声发射断铅试验系统。检验了声发射技术在铁路大型复杂构件上应用的可行性。

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装配机器人加工站位设置混合优化算法

曾德标1，万世明1，李迎光2，刘勇1，李东明1

2016, 37(4): 496-501. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2016040496

摘要 ( 63 )

PDF(536KB) ( 196 )

为了降低生产成本，提高生产效率，装配机器人开展加工作业需要优化设置加
工站位以减少机器人数量或机器人转换加工站位的次数。提出一种结合聚类算法与模拟退
火算法的加工站位设置混合优化算法。首先通过聚类算法合并可在相同站位下加工的加工
对象以减小问题规模，然后采用多解并行搜索模拟退火算法优化选择加工全部加工对象所
需的最少加工站位。实际测试表明该算法能够在显著改善优化结果的同时大幅提高算法收
敛的速度。

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基于作业模式的提梁机有限元仿真分析

陈士通 1，崔晨光 2，李义强 1，张平 1

2016, 37(4): 502-508. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2016040502

摘要 ( 69 )

PDF(1094KB) ( 222 )

既有提梁机设计和结构分析多参考相关规范进行，未考虑走行轨道不平顺、大车
走行不同步等作业工况对整机结构的影响，不利于提梁机作业安全。针对这一问题，基于提梁
机作业模式分析了影响提梁机结构安全的5 种因素，并假定每种影响因素具有3 种取值方式，
采用正交试验设计方法，通过L9(34)正交表合理确定考虑影响因素的工况组合。结合试验结果
对MG450 型提梁机进行了有限元仿真分析，与传统方法进行了计算结果对比分析。研究表明：
作业模式对结构分析结果影响明显，基于作业模式的提梁机有限元分析结果更能够真实地反映
结构受力情况。

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基于色彩案例和灰度关联分析的产品配色设计方法

杨延璞 1，陈登凯 2，顾蓉 1，余隋怀 2

2016, 37(4): 509-513. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2016040509

摘要 ( 82 )

PDF(1329KB) ( 181 )

为有效辅助工业设计师进行产品配色设计，提出基于色彩案例和灰度关联分析的
产品配色设计方法。从目标意象出发，通过分析并筛选产品配色样本，研究色彩合并、取舍和
色彩案例表示方法，基于对目标产品赋色区域划分实现色彩案例向目标产品配色映射，引入灰
度关联分析方法评价映射后的色彩方案与案例色彩的关联性。以剪式升降机的配色设计为例，
验证了该方法能够有效实现案例色彩向目标产品配色转换，生成用户满意方案。

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人机交互界面中形状特征的视觉显著度计算

王宁，余隋怀，周宪，肖琳臻

2016, 37(4): 514-518. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2016040514

摘要 ( 83 )

PDF(650KB) ( 211 )

形状特征是影响人机交互界面视觉工效的关键因素，为使人机交互界面能更好地
适应用户的生理及心理特性、提升用户体验，需要建构一种人机交互界面中形状特征的视觉显
著度计算模型。在分析形状特征对视觉显著度影响程度的基础上，针对人机交互界面中的典型
形状，利用内接正方形将形状分割为多个部分，使用相关三角形对形状部分的视觉显著度进行
计算，取其中最大值作为形状的视觉显著度，实现形状视觉显著度的量化分析与计算，并通过
眼动追踪实验验证该方法的有效性。

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基于我国端游产品的用户体验设计策略研究

史华星，董黎君

2016, 37(4): 519-523. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2016040519

摘要 ( 75 )

PDF(7440KB) ( 77 )

在体验经济的时代环境下，探析客户端游戏产品设计中所运用的用户体验设计策
略，为今后的传统产品设计寻求新的设计视角。采用文献研究和案例分析法，以用户体验设计
发展为基础，以产品设计、用户体验设计、交互设计、设计心理学及感性工学中的方法理论为
依托，借助客户端游戏产品为研究对象，对其蕴含的用户体验设计策略进行研究。给出一种用
户体验的量化评价模型，并提出了能够提升客户端游戏产品用户体验的设计策略，在此基础上
为传统产品的创新设计提供新的启示和指导。

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基于逻辑回归的汽车造型品牌意象研究

柯善军 1，魏莹 2，成振波 1

2016, 37(4): 524-529. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2016040524

摘要 ( 63 )

PDF(6593KB) ( 203 )

针对汽车造型的品牌辨识需求，提出基于逻辑回归的品牌意象研究方法。以现代
品牌为例，首先进行设计师和消费者意象评价调研，创建样本车型的品牌意象评价是非和等级
矩阵。然后以造型元素和造型形式为自变量，以评价是非二元值和评价等级为因变量，分别创
建样本车型的二元逻辑回归和有序逻辑回归模型，确定现代品牌的特色造型元素和特征造型形
式。最后通过该品牌其他车型样本的消费者调研验证了结论的正确性。

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基于特征匹配的集装箱识别与定位技术研究

陈宁，王胜，黄正文

2016, 37(4): 530-536. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2016040530

摘要 ( 66 )

PDF(3009KB) ( 343 )

集装箱识别与定位是实现港口自动化的关键技术之一。模板匹配是一种较常用的
图像识别方法，但传统的模板匹配算法仅基于像素的灰度信息进行对比匹配，当外部环境稍有
变化时，算法的鲁棒性会大幅下降，且存在匹配效率不高，适应性不强等问题。提出基于目标
颜色模板预定位与变步长图像块匹配分割相结合的算法，将具有形状不变性的特征向量作为集
装箱实时识别与定位的重要依据，实验结果显示该识别方法能有效提高图像分割效率，同时对
目标平移、旋转、尺度变化具有适应性。

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带有关节权重的DTW 动作识别算法研究

汪成峰1，陈洪1，张瑞萱2，朱德海1，王庆1，梅树立1

2016, 37(4): 537-544. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2016040537

摘要 ( 147 )

PDF(801KB) ( 355 )

大多数动作仅包含部分关节的运动，现有方法未对运动剧烈的关节与几乎不参与运
动的关节进行区分，一定程度上降低了动作识别精度。针对这个问题，提出一种自适应关节权重
计算方法。结合动态时间规整(DTW)方法，利用获得的关节权重进行动作识别。首先对分类动作
序列进行分段，每段动作序列中运动较剧烈的关节选择分配更高权重，其余关节平均分配权重；
然后提取特征向量，计算两段动作序列的DTW 距离；最后采用K 近邻方法进行动作识别。实验
结果表明，该算法的总体分类识别准确率较高，且对于较相似的动作也能获得较好的识别结果。

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用于网络教学的虚拟仿真交互式课件研究

谷艳华 1，朱艳萍 1，杨得军 2，付恒 1

2016, 37(4): 545-549. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2016040545

摘要 ( 72 )

PDF(1302KB) ( 291 )

网络教学急需交互式课件。利用CATIA 建立机械产品的虚拟模型，实现机器拆装
和工作过程的虚拟仿真。将虚拟仿真制作动画视频后嵌于具有交互性的Flash 软件中，生成可
在网络上使用的虚拟仿真网络课件。也可以将CATIA 虚拟模型直接导入到3DVIA Composer 软
件中，制作虚拟仿真课件。两种方法制作的课件方便学生在网络上自主学习。

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空调风系统管网性能虚拟仿真教学实训平台的开发

孙育英，盖轶静，王伟，吴旭，洪阳

2016, 37(4): 550-555. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2016040550

摘要 ( 96 )

PDF(1096KB) ( 181 )

掌握管网性能相关理论，对空调风系统合理设计、良好调适与优化运行有重要意
义。为解决当前高等学校在管网性能实践教学中存在的问题，基于Dymola 动态仿真软件，建
立了空调风系统管网仿真模型，开发了虚拟仿真实训平台，设计了管网性能虚拟仿真实验，并
展示实践教学应用案例。该实训平台可适用于建筑环境与能源应用工程及相关专业的实践教学，
为管网水力和风机性能学习提供了直观、生动、灵活的实验方法，可有效提高教学质量和学生
学习兴趣。

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BIM 技术在永川长江大桥施工中的应用研究

史瑞英 1，贺洪波 2，张现林 3

2016, 37(4): 556-560. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2016040556

摘要 ( 97 )

PDF(3645KB) ( 319 )

：随着国内建筑业BIM 技术越来越广泛的应用，桥梁工程作为一种特殊的建筑，也
应充分享受新的生产模式带来的生产效率、经济效益的提高。以BIM 技术在重庆永川长江公路
大桥施工中应用为例，分析BIM 技术在桥梁施工中的应用过程以及创造的价值，进一步研究
BIM 技术如何在桥梁工程中发挥更有力的作用。

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OBE 视阈下高校CAD 课程多元考核体系的探究

李静，牛文杰

2016, 37(4): 561-566. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2016040561

摘要 ( 98 )

PDF(2011KB) ( 255 )

为促进学生全面发展，结合中国石油大学(华东)机械CAD 课程，基于成果导向(OBE)
教育模式，提出一套可科学、全面地评价学生学习成效的考核体系。新的考核体系采用多元化考
核方式，包括过程考核、理论知识考核、实践能力考核和创新能力考核4 部分，将考核贯穿于课
程的整个学习过程中；尊重学生志趣、激发学生自信，可有效促进学生对课程知识的建构，激发
学生学习的积极性、主动性，同时注重学生创新意识与工程实践能力的培养和评价。

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以图学能力内化为中心的效果导向型教学模式探索与实践

以图学能力内化为中心的效果导向型教学模式

2016, 37(4): 567-572. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2016040567

摘要 ( 62 )

PDF(452KB) ( 211 )

工程图学课程对学生后续课程的学习乃至工程实践与创新能力的培养都会产生深远
的影响，然而目前高校工程图学课程课时普遍缩短，教学过程中过于重视知识与技能层面的培养，
而忽略了能力的养成与内化过程。针对这一问题，提出图学意识培养的理论架构，并以此为指导
对图学知识与技能进行重新定位和设计，结合教学模式与实践创新环节的改革，构建新型教学体
系，旨在培养学生的图学意识、内化学生的图学能力、提高学生的实践能力与创新素质。

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制图系列课程实践教学存在的问题及改进措施探讨

王淑侠

2016, 37(4): 573-576. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2016040573

摘要 ( 96 )

PDF(338KB) ( 289 )

实践教学逐渐成为国内大学课堂教学方法改革的热点，而如何深入地将各课程体
系或课程群有机结合进行多维立体式实践教学并未得到深入关注。分析制图系列课程实践教学
中存在的问题，提出以创新实验平台作为支撑，通过构建计算机辅助设计技术融入课程教学、
以赛促学、加强选修课、强化认证考试等多维立体式先进制图人才培养模式。教学实践证明多
维立体式实践教学改革可以激发学生兴趣，提高学生的综合素质。

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基于M-V 法、Wahl 法和有限元法的汽轮机隔板的强度对比分析

杨光辉，陈庆波

2016, 37(4): 577-581. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2016040577

摘要 ( 57 )

PDF(1140KB) ( 204 )

长期处于高温高压的汽轮机隔板只有在一定强度和刚度下，才能安全进行生产工
作。分别基于经典算法Wahl 法、M-V 法和有限元法，对某亚临界状态机组隔板进行强度分析
和对比。结果表明，隔板最大应力在靠近中分面叶片的进气叶根处，最大应变在中分面内径内
环处，板体最大应力在垂直于中分面的内环内径处，其中有限元法和Wahl 法误差较小，验证
了有限元方法的可行性。

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