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    2019年第1期目录
    2019, 40(1): 0. 
    摘要 ( 96 )   PDF(256KB) ( 118 )  
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    专论:第21届中国计算机辅助设计与图形学暨第11届全国几何设计与计算机联合会议(CAD&CG GDC 2018 桂林)
    热测地场控制的近似刚性网格变形技术
    邵茂真, 寿华好
    2019, 40(1): 1-7.  DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019010001
    摘要 ( 185 )   PDF(1444KB) ( 243 )  
    为保持三维模型局部细节,修正近似刚性网格变形算法(ARAP)应用于大尺度以及 非完全刚性变形中出现的扭曲、翻折问题,提出了一种基于测地场约束的近似刚性变形方法。 首先对模型进行 Laplacian 变形,并通过奇异值分解求得局部单位的旋转矩阵,计算模型刚性变 形能量;然后通过求解稀疏线性系统,更新变形点,再通过求解两次稀疏线性系统,计算变形 过程中产生的测地场偏差,并修正变形网格,得到与原始网格测地场接近的变形结果;反复迭 代上述步骤,直到热测地场偏差满足一定要求,获得最终变形结果。结果表明,该方法能在网 格变形过程中快速地完成网格点修正功能,在应用于大尺度变形中也能有效地避免网格出现翻 折问题。
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    短道速滑运动中的轨迹建模
    李 琪 1,2, 杨文浩 3, 侯亚丽 4, 王向东 4, 李 华 1,2
    2019, 40(1): 8-14.  DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019010008
    摘要 ( 157 )   PDF(12236KB) ( 138 )  
    为探究在短道速滑比赛视频中检测、跟踪多个运动员目标并重建运动轨迹的问题, 针对目前的技术难以保证在遮挡频繁和位置交错的复杂运动视频中完整地跟踪各个目标并恢复 其运动轨迹,提出了一套完整的算法流程,能够快速并准确地检测、跟踪运动员目标并对其运 动轨迹进行建模。进一步地,提出了一种基于三次 B-样条曲线的轨迹重建算法,利用 B-样条曲 线的非均匀性和连续性,可以在缺失部分跟踪结果的情况下完整地拟合各个目标的光滑运动轨 迹。实验表明,该算法可以检测、跟踪多个运动员目标并重建其运动轨迹,所得结果可进一步 用于实际的技战术分析中。
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    基于多结点样条磨光函数的几何迭代法
    霍彦妏, 蔡占川
    2019, 40(1): 15-23.  DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019010015
    摘要 ( 140 )   PDF(1083KB) ( 237 )  
    几何迭代法在计算机辅助几何设计(CAGD)中有广泛地应用,为了提高传统的 B-样 条曲线插值在几何迭代中的收敛速度和迭代精度,提出了基于多结点样条磨光函数的几何迭代 法,引入多结点样条磨光函数,在曲线拟合时把多结点样条磨光方法和几何迭代方法结合,经过 磨光和迭代,在 L-BFGS 迭代算法的最优解下构造具有高逼近性的曲线拟合方法。实验结果表明, 在相同精度下,该方法不仅减少了迭代次数,且提高了迭代速度,可以用于飞机、汽车等外形设 计上,亦可用于文物、房屋等外形重构和重建,以及卫星图形图像的处理中。
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    一种基于电力线路布局优化的城市 供电数据可视分析方法
    路 强 1,4, 张海波 1, YUAN Xiao-hui2, 陈 晨 3,4
    2019, 40(1): 24-31.  DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019010024
    摘要 ( 81 )   PDF(2320KB) ( 241 )  
    电力数据可视化可以实现海量电力设备在线监测数据中各种属性、运行状态等电 力特征信息以图形、图像化直观呈现,为设备运行状态的及时、有效监控分析提供有力保障。 基于城市供电数据,提出一种城市供电态势的可视分析方法。首先根据供电系统中的变电站数 据对总体供电态势进行可视化,然后根据供电线路数据对线路进行基于多标准约束的布局优化 并对其进行可视化编码,最后根据线路的附属关系对线路下挂载的用户进行可视化编码。设计 了一套可视分析系统,旨在方便用户探索分析某一区域的供电态势。基于上海市城市供电数据 的案例分析表明,该方法可以有效地反映某一区域内的总体供电态势和具体供电细节。
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    基于质点-弹簧模型的冰雹打击树叶的模拟方法
    谢佳翊, 杨 猛, 梁婉茹, 崔亚婷, 祁晓彬, 杨 刚
    2019, 40(1): 32-39.  DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019010032
    摘要 ( 109 )   PDF(8795KB) ( 66 )  
    为了实现有别于布料破碎模拟的冰雹打击树叶过程的模拟,研究并提出了一种应 用物理学原理的树叶和冰雹相互作用的真实感动态仿真技术,为后续进一步研究叶脉对叶片受 力的影响提供了基础。树叶的破碎是源于冰雹受到地面重力的吸引,在下落时与树叶进行能量 的传递,二者之间的交互作用可以利用一种高效的技术很好地模拟。该技术被专门设计用来模 拟弹力较小的物体,例如树叶的撕裂。当冰雹与树叶进行交互时,由冰雹速度带来的作用力转 换为树叶上的横向和纵向的弹簧力从而导致树叶破碎。实验结果表明,该技术能够高效、真实 地仿真冰雹撞击树叶后的作用效果,并且在一定程度上还原冰雹自然灾害的情况。
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    一种基于极大特征点的三维椎骨分割方法
    王 浩 1, 邵 堃 1, 霍 星 2, 杨 鹏 1, 檀结庆 2
    2019, 40(1): 40-45.  DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019010040
    摘要 ( 215 )   PDF(1419KB) ( 155 )  
    椎骨的精确分割对于椎骨形态学研究和脊柱疾病的诊断和治疗有重要意义。通过 对正常人脊柱 CT 图序列的变化规律进行研究,提出了一种基于 CT 图像序列并利用椎骨面积 变化规律进行分割的椎骨分割算法。该方法通过对预先处理后的 CT 图像序列进行椎骨区域面 积统计,找出用于分割的显著极大特征点,并利用连续图像相似性筛选出椎骨实际分割点,最 后从序列中提取图像并进行三维重建。实验表明,该算法对正常人体腰椎和胸椎下部的椎骨 CT 图像序列有良好地分割效果,自动化程度较高。对脊柱形态学研究和矫正手术模拟有重要意义。
     
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    具有规整曲率线网的光滑曲面设计
    郑荟莹, 伯彭波
    2019, 40(1): 46-53.  DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019010046
    摘要 ( 126 )   PDF(9385KB) ( 78 )  
    为了设计具有规整曲率线网且无脐点的光滑曲面,提出一种曲面交互设计算法。 采用 Bézier 曲面片光滑拼接构成的复合曲面作为表达形式,通过交替曲率线网的优化和曲面细 分得到自由形状的设计曲面,所得曲面具有规整曲率线网而且没有脐点。以此复合 Bézier 曲面 为基础,通过圆纹样条曲面优化算法得到结构规整的圆纹样条曲面,同时也能得到圆锥曲面条 模型以及曲面多层支撑结构等自由建筑曲面设计中有重要应用的几何结构。
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    基于稀疏解组合优化的广义重心坐标
    彭丰富, 方 明
    2019, 40(1): 54-58.  DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019010054
    摘要 ( 70 )   PDF(751KB) ( 188 )  
    根据广义重心坐标线性运算的性质与特点,运用广义重心坐标的稀疏解权函数的 调和平均组合方法,对空间凸多面体顶点设计了一种求解广义重心坐标的算法,且权函数是带 有保形参数的一元函数,因而具有保形优化的特点。构造了 2 种不同类型的带形参权函数,运 用不同权函数及其参数的广义重心坐标将平面图形映射到空间曲面的实例进行了分析,并应用 重心坐标常用的等值线工具对保形性进行了比较。
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    基于 Metaball 的 Ck连续过渡曲线的构造
    严兰兰, 樊继秋, 黄 涛
    2019, 40(1): 59-69.  DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019010059
    摘要 ( 77 )   PDF(477KB) ( 116 )  
    为得到能使过渡曲线在端点处达到 Ck ( k 为任意自然数)连续的多项式势函数的通 用表达式,由连续条件反推的势函数需具备的条件,根据条件个数确定势函数的最低次数,将 势函数表示成 Bernstein 基函数的线性组合,组合系数待定。根据 Bernstein 基函数的端点信息 确定关于待定系数的方程组,解之得出满足连续性要求的势函数。考虑到由该势函数构造的过 渡曲线形状由被过渡曲线唯一确定,又将势函数次数增加一次,得出能使过渡曲线在端点处达 到任意 Ck 连续并且形状可调的多项式势函数的通用表达式。借助 Bernstein 基函数的升阶公式 给出了两种势函数之间的关系,分析了势函数的性质以及相应过渡曲线的特征,给出了势函数 以及过渡曲线的图例,验证了理论分析结果的正确性及所给方法的有效性。
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    一种基于细菌觅食优化算法的舌体分割算法
    朱 峰 1, 戴璞微 1, 潘 斌 1, 郭小明 1, 王玉铭 1, 钟 凡 2
    2019, 40(1): 70-77.  DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019010070
    摘要 ( 93 )   PDF(1997KB) ( 145 )  
    针对医学舌体数字图像的准确分割,提出了一种基于细菌觅食优化算法(BFOA) 和 Snake 活动轮廓模型相组合的舌体分割算法。首先,以信息熵与 Kapur 算法相结合作为自适 应函数来改进 BFOA 算法,通过改进的 BFOA 算法计算舌体图像的最佳图像二值化阈值,并将 舌体图像二值化;然后,利用舌体图像的对称性提取舌体的关键边缘点,并基于 B-样条插值算 法由关键点集合插值得到闭合的 B-样条曲线,作为 Snake 模型的初始轮廓;最后,通过 Snake 模型计算求解,即可准确提取舌体的轮廓曲线。实验结果表明,改进算法能够高精度地分割出 舌体图像,并能消除基本 Snake 模型在初始轮廓曲线选取中存在的人机交互难题,实现了舌体 图像的自动分割。
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    FMR:基于 FR 的快速多层次算法
    张 野, 王 松, 吴亚东
    2019, 40(1): 78-86.  DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019010078
    摘要 ( 81 )   PDF(5165KB) ( 149 )  
    图可视化技术是可视化研究的重要内容,近年来大图的绘制问题一直是图可视化 技术的焦点。为此,提出了一种快速多层次算法用于解决大图绘制问题。采用多层次方法作为 算法的框架,以 FR 力导向算法的变体结合质心算法以及四叉树空间分解等方法对单层布局进 行优化。另外,还使用了约束规范化和能量模型 2 种加速方法。实验表明,该算法具有高效的 性能和良好的布局效果。其效率非常高,在单核 CPU 下,可以在大约 5 s 内很好地绘制出 10 000 个顶点的图。并与几种经典的算法进行了比较,也证明了该算法的有效性和实用性。此外,该 算法易于实现,可被轻易推广到其他布局算法上,以加速其运算。
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    一种场景内容分布的交互式渲染系统
    孙 昭 1, 柳有权 1, 张彩荣 1, 石 剑 2, 陈彦云 3
    2019, 40(1): 87-91.  DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019010087
    摘要 ( 104 )   PDF(452KB) ( 146 )  
    近年来,三维虚拟场景的规模和复杂程度不断提高,受到硬件的限制,一些应用 中的超大规模场景(如建筑群,城市等)很难在单机上进行渲染或满足可交互的需求。针对该问 题,提出了一种分布式渲染框架,将大规模场景在内容上进行划分,得到单一节点可渲染的子 场景。这些子场景被分布到集群中不同的渲染节点进行处理,其渲染结果根据深度信息进行合 成得到整个场景的最终渲染结果。为了降低交互响应时间,需对子场景的渲染结果进行压缩传 输。实验充分验证了提出的分布式渲染系统能够高效处理超大规模场景的渲染和交互,并且具 有良好的可扩展性,能够满足很多领域中对大规模场景交互式渲染的需求。
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    基于二面角逆插值 Loop 细分的渐进传输方法
    史 卓, 孔 谦, 玉 珂, 蓝如师, 罗笑南
    2019, 40(1): 92-98.  DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019010092
    摘要 ( 94 )   PDF(1220KB) ( 140 )  
    随着虚拟现实、增强现实等领域快速发展,渐进传输获得了良好的用户体验。为 了三角网格在移动终端的快速传输和显示,提出了一种基于二面角逆插值 Loop 细分(DRILS)的 渐进传输算法。主要通过对原始三角网格进行基于二面角插值 Loop 细分(DILS)和插值 Loop 细 分(ILS)进行预处理,在局部特征精确保持的同时获得具备细分连通性的精网格。在渐进传输的 过程中通过对该精网格迭代操作 3 个步骤,即奇偶顶点划分、预测偏移量、更新三角网格。由 于采用 DILS 与 ILS 结合获取精网格,在渐进传输的过程中保持了精确的局部特征,同时也加 快了渐进传输的速度。实验对比表明,该算法精确、高效,适应于移动终端设备的显示传输及 存储。
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    专论:全国第29届计算机技术与应用会议 (CACIS 2018 佳木斯)
    基于 GF-2 遥感影像的一种快速水体信息提取方法
    邹 橙 1,2, 杨学志 1,2, 董张玉 1,2, 王 冬 1,2
    2019, 40(1): 99-104.  DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019010099
    摘要 ( 176 )   PDF(1274KB) ( 277 )  
    在高分辨率遥感影像中,水体与阴影(尤其是高大建筑物阴影)、暗色地物不易区 分。针对 GF-2 遥感影像的光谱特性的大量实验研究,提出了一种新综合水体指数法(NCWI)来 增强水体区域信息;同时利用改进的 OSTU 结合鸡群算法(CSO)快速自适应地确定最佳分割阈 值,进而得到最终的水体区域。将其同归一化 NDWI、改进谱间关系法、主成分分析综合法等 常见水体信息提取方法应用于 GF-2 遥感影像水体信息提取,利用采用实地采样和人工解译的 混淆矩阵对提取的水体区域结果进行精度验证和对比分析,从而验证了其有效性和高效性。4 个实验区域的结果证明,该算法可以快速有效地提取水体信息,精确度分别达到 97.82%, 97.44%,92.13%,96.94%。
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    无参数无相关最大化判别边界算法
    梁兴柱, 林玉娥, 许光宇
    2019, 40(1): 105-110.  DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019010105
    摘要 ( 98 )   PDF(247KB) ( 111 )  
    在人脸识别算法中,无参数局部保持投影(PFLPP)是一种有效的特征提取算法, 但忽略了异类近邻样本在分类中所起的作用,并且对于近邻的处理仅利用样本与总体均值的 距离关系来判断,因此并不能有效地确定近邻关系。基于此,提出一种无参数无相关最大化 判别边界算法,有效地利用了样本的类别信息,定义了无参数同类近邻样本的相似权值与异 类近邻样本的惩罚权值,样本邻域大小可根据类内平均余弦距离和类间余弦距离自适应确定, 为了进一步增强算法的性能,给出了具有不相关性的目标函数。UMIST 和 AR 人脸库上的实 验结果表明,该算法相对于不相关保局投影分析算法和 PFLPP 算法,具有运算量低、识别性 能高的优势。
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    基于噪声检测和动态窗口的图像去噪算法
    王文豪, 严云洋, 姜明新, 高尚兵, 于永涛
    2019, 40(1): 111-116.  DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019010111
    摘要 ( 74 )   PDF(4753KB) ( 220 )  
    针对中值滤波算法在去除脉冲噪声时易造成图像细节丢失的问题,提出了一种基 于噪声检测和动态窗口的自适应滤波方法。首先借鉴 BDND 方法,将图像的像素初分成信号点 和疑似噪声点,以减少需要处理的像素点;然后设计一种窗口自适应的噪声检测方法对疑似噪 声点进一步检测,判断其是真噪声点还是细节点,以加强图像细节信息的保护;最后通过改进 的自适应中值滤波器滤除检测出的噪声,并融入窗口自适应控制,窗口的大小可以根据噪声情 况自适应地调整,在去除噪声的同时尽可能地保护图像细节。实验表明,该算法在噪声处理和 细节保护上要优于其他典型算法,能有效地提高图像的峰值信噪比,对于高密度噪声的图像, 也可以获得较好的去噪效果。
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    基于 Relief-PCA 特征选择的遥感图像变化检测
    王守峰 1,2, 杨学志 1,2, 董张玉 1,2, 石聪聪 1,2
    2019, 40(1): 117-123.  DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019010117
    摘要 ( 112 )   PDF(1862KB) ( 195 )  
    面向对象的变化检测技术在高分辨率遥感图像领域已经得到广泛地应用。由于遥 感图像受光照、大气环境等成像条件的影响,图像特征的质量也参差不齐,筛选出高质量的特 征成为对象级遥感图像变化检测的关键。针对此问题,提出了一种基于 Relief-PCA 特征选择的 对象级遥感图像变化检测方法。首先,对原始图像进行多尺度分割获得目标对象,并提取对象 的光谱特征与纹理特征;然后,利用对数比值法获得变化矢量,再使用 Relief-PCA 特征选择的 方法对图像的对象特征进行筛选与降维;最后,计算并生成 CVA 变化强度图,利用 Otsu 方法 对变化强度图进行阈值分割得到最终的变化检测结果。实验表明:与已有方法相比,该方法的 变化检测精度更高,误检率和漏检率更低。
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    一种基于图的电力数据可视分析方法
    李文芳 1,2, 程 鑫 3, 路 强 2,3
    2019, 40(1): 124-130.  DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019010124
    摘要 ( 64 )   PDF(827KB) ( 133 )  
    将可视化分析技术应用于电力系统可以有效地解决由电力系统发展带来的海量电 力数据分析及显示等问题,从而辅助电力部门进行决策。针对城市电力数据,提出了一种基于 图的电力数据可视分析方法。首先对城市供电数据进行预处理;然后对城市供电网络进行建模; 最后根据可视化原则针对城市供电网络中的多种电力数据设计不同的可视化方法进行可视化与 分析。根据合肥市某区域的电力数据的案例分析,表明该方法可以有效地反映某一区域的电力 系统运行状态和电力客户分布情况。
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    基于方向纹理的非结构化道路消失点检测研究
    黄 俊, 侯北平, 董 霏, 吴颖东, 刘 宇, 王建铭
    2019, 40(1): 131-136.  DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019010131
    摘要 ( 78 )   PDF(2514KB) ( 131 )  
    随着车辆智能化的快速推进,道路的自动检测起着越来越重要的作用;但非结构 化道路由于道路标识和边界线不明显,导致检测存在困难。将非结构化道路的消失点作为约束 进行检测,可以大幅度提高检测性能,针对现有的非结构化道路消失点检测方法普遍存在计算 时间长、实时性差等缺点,为提高运算效率,提出了基于局部方向模式(LDP)纹理特征的消失 点检测方法。在计算 LDP 特征基础上,利用 Kirsch 掩模得到像素点的 4 方向响应幅值,并通 过幅值校正减少检测误差;对校正后的响应幅值进行计算得到纹理主方向;使用局部自适应软 投票方法进行投票,选取道路消失点,实现消失点检测。实验结果表明,该方法的速度更快, 且能够准确检测出非结构化道路的消失点。
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    图像与视频处理
    基于 FPGA 的二维 FFT 图像边缘增强设计
    任勇峰, 武昊男, 储成群, 焦新泉
    2019, 40(1): 137-142.  DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019010137
    摘要 ( 188 )   PDF(653KB) ( 174 )  
    在处理图像类信息时,图像细节往往能传达更多信息,是人们较为关注部分。针 对在光照不理想的条件下,传感器采集到的图像对比度低、细节难以分辨的问题,提出一种基 于现场可编程门阵列(FPGA)的二维快速傅立叶变换的图像边缘提取及增强方法。通过模块化设 计,完成 4 路并行 512×512 点快速傳里叶变换(FFT)运算处理器设计,并通过 FFT 模块复用减 少 FPGA 内资源消耗,同时实现图像频谱的高通滤波算法及傅立叶逆变换算法。经过仿真与实 验,确定该方法有效可靠,实时性强,可以满足工业上图像处理的需求。
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    基于局部插值的双三次图像放大
    纪琳琳 1, 王 平 2,3, 张云峰 2,3
    2019, 40(1): 143-149.  DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019010143
    摘要 ( 83 )   PDF(1175KB) ( 242 )  
    以距离和边缘特征为约束,提出构造分片定义的双三次多项式曲面实现图像放大 的新方法,分为构造拟合曲面和修正曲面。以距离和边缘为约束构造对小邻域上像素拟合的二 次多项式采样曲面,所有二次多项式采样曲面加权组合生成分片定义的双三次多项式整体曲面。 由放大图像计算误差图像,由误差图像构造修正曲面的技术,进而提高放大图像精度和视觉效 果。为减少构造二次多项式的计算量,提出对二次多项式系数分类计算算法,能够实现对图像 任意倍数的放大。实验结果表明,该方法不仅提高了放大图像的峰值信噪比(PSNR)、结构相似 度(SSIM)数值精度,也提高了图像的视觉效果。
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    基于双层模型的宫廷服饰龙纹自动分割算法研究
    赵海英 1,2, 杨 婷 1
    2019, 40(1): 150-157.  DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019010150
    摘要 ( 60 )   PDF(7599KB) ( 120 )  
    宫廷服饰纹样蕴含着丰富的文化内涵,但由于缺少像素级语义标注的数据库,使 得宫廷服饰纹样精准分割成为极具挑战的问题。为此,提出一种融合深度学习和 GrabCut 算法 的双层模型,实现目标检测和分割功能。分析不同深度卷积神经网络的特点,在模型目标检测 层(ODL)选择使用二阶段目标检测框架中的 R-FCN 方法;在模型分割层(SL)使用基于图论的 GrabCut 算法产生最终分割结果。在宫廷服饰图像数据集上进行仿真实验,证明基于深度卷积 神经网络和 GrabCut 算法的双层模型可以产生较好的分割效果。
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    深度残差网络的无人机多目标识别
    翟进有 1, 代冀阳 1,2, 王嘉琦 1, 应 进 1
    2019, 40(1): 158-164.  DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019010158
    摘要 ( 157 )   PDF(1218KB) ( 279 )  
    传统目标识别算法中,经典的区域建议网络(RPN)在提取目标候选区域时计算量 大,时间复杂度较高,因此提出一种级联区域建议网络(CRPN)的搜索模式对其进行改善。此外, 深层次的卷积神经网络训练中易产生退化现象,而引入残差学习的深度残差网络(ResNet),能 够有效抑制该现象。对多种不同深度以及不同参数的网络模型进行研究,将两层残差学习模块 与三层残差学习模块结合使用,设计出一种占用内存更小、时间复杂度更低的新型多捷联式残 差网络模型(Mu-ResNet)。采用 Mu-ResNet 与 CRPN 结合的网络模型在无人机目标数据集以及 PASCAL VOC 数据集上进行多目标识别测试,较使用 ResNet 与 RPN 结合的网络模型,识别准 确率提升了近 2 个百分点。
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    计算机图形学
    基于自适应可见性滤波的近似软影绘制
    杨超智, 陈纯毅, 曲福恒, 陈 胜, 邢琦玮
    2019, 40(1): 165-172.  DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019010165
    摘要 ( 126 )   PDF(3566KB) ( 158 )  
    针对全局光照下的物理正确软影绘制较难满足交互性的难题,提出体现遮挡对象 空间位置远近关系的可变半影近似绘制算法。首先,以光源中心点为参照通过基于光线跟踪的 遮挡测试方法生成二值光源可见性图;并提出每个可视场景点对应自适应可见性空间平滑滤波 器宽度的确定方法;然后执行带掩模计算的自适应可见性滤波来获得从可见区到非可见区平滑 过渡的可见性因子;最后在光线跟踪流程中使用可见性因子动态调制相应可视场景点不考虑遮 挡的直接光照值,再加上间接光照得到高真实感软影。实验结果表明:该算法效果与物理正确 阴影在柔和度方面非常接近,容易绘制镜面反射间接光照,且测试场景的帧率在 30 帧/秒以上, 满足交互性要求。
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    序列血管内超声图像的管腔内膜自动分割算法
    汪友生, 王雨婷, 夏章涛, 叶红梅
    2019, 40(1): 173-180.  DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019010173
    摘要 ( 97 )   PDF(1381KB) ( 140 )  
    针对序列血管内超声(IVUS)图像相邻两帧具有很大相似性的特点,提出一种基于 序列 IVUS 图像配准的自动提取管腔内膜的方法。首先利用形态学运算以及连通分量法提取初 始帧的大致管腔内膜边缘,然后采用前景和背景像素的颜色直方图特征对相邻两帧图像进行建 模并进行配准:利用巴氏系数度量相邻两帧图像之间的相似性,建立仿射变换模型,优化模型 并计算模型参数,从而将轮廓相对准确地定位到管腔内膜附近;最后通过变分法、最速上升法 使目标轮廓曲线准确地收敛到管腔内膜处。以经验医师提取的管腔内膜作为评价标准,分别 与文献[17]和[4]相比,该方法的均方根误差分别平均减少了 0.124 和 0.063,相对差异度上分 别平均减少了 0.51%和 0.16%。实验结果证明,该方法可以准确地提取到序列 IVUS 图像的管 腔内膜。
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    智能设计与数字化设计
    基于科学实验的人机交互界面设计研究 ——以格力空调为例
    王苗辉 1, 李 艳 1, 宋 武 2, 黄梅英 1, 陈 莉 1
    2019, 40(1): 181-185.  DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019010181
    摘要 ( 154 )   PDF(826KB) ( 254 )  
    针对人机交互界面设计的有效性进行分析。以基于科学实验的人机交互界面设计 研究理论为基础,以格力柜式空调 KF_72LW 操作界面的改良设计为对象,通过问卷、心理模 型实验、独立样本的任务模型对比实验等科学方法对柜式空调人机交互界面的可用性进行了研 究。得出了空调人机交互界面框架设计不合理,各功能键的位置布局不合理。通过分析各实验 产生的数据,科学确定了用户的需求及现有空调界面设计的问题,归纳空调界面改良设计的思 路,并产生了改良交互设计方案,进而通过独立样本的对比实验数据分析,探讨了基于科学研 究的改良设计的有效性。
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    基于 IFC 的室内地图模型构建研究
    黄楠鑫 1, 王 佳 1, 李 智 2, 周小平 1,3, 张 纯 4,宋冰玉 4
    2019, 40(1): 186-192.  DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019010186
    摘要 ( 96 )   PDF(1724KB) ( 204 )  
    室内地图构建属于一项基础性研究,可为导航、疏散等建筑室内智能化应用提供 数据与技术支持。室内环境的复杂性,存在信息提取耗时且成本高,提取的室内信息不完整等 问题,而已有的室内地图模型通常体量庞大,数据复杂且冗余严重,实用性较低。为此,将 BIM 技术与室内地图研究相结合,以 BIM 通用交互格式工业基础类(IFC)文件为数据源,提取几何 与语义信息,提出一种室内地图模型的构建方法。内分类定义地图节点,完成对建筑室内信息 的抽象表达;通过设置阈值来简化地图中节点数量以达到模型的优化。该模型中可导入经典寻 路算法生成最短路径,并且设计路径优化方法。
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    产品设计评价中专家权重动态赋权方法及应用
    李晓英, 周大涛
    2019, 40(1): 193-200.  DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019010193
    摘要 ( 61 )   PDF(1253KB) ( 164 )  
    为提高产品设计评价结果的可靠性,构建了一种基于群体共识度和聚类分析的专 家权重动态赋权流程。引入群体共识度和贴近度模型来判断、识别及排除差异性较大的专家评 价结果,促进群体评价达到共识度阈值要求;利用系统聚类算法演绎不同评价准则下专家群体 的归类情况,确定类容量大小,进行动态赋权;最后通过加权计算获得综合评价结果,为设计 决策提供评价参考。以车用智能警示牌概念方案的设计评价为例,验证了其可行性和有效性, 并进行不同赋权方法下综合评价结果的对比研究。结果表明,该方法能够客观、真实地表征专 家个体对不同评价对象的认知程度,其综合评价结果在可靠性上优于平均赋权方法和静态赋权 方法,具有一定的实用价值。
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    工程图学
    构建基于 OBE 的立体化制图教学新体系
    张京英, 杨 薇, 佟献英, 张 辉, 张 彤
    2019, 40(1): 201-206.  DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019010201
    摘要 ( 189 )   PDF(992KB) ( 241 )  
    以机械工程大类的“机械制图”课程为载体,以成果导向教育(OBE)理念为牵引,以 课内教学为主线,整合和挖掘课外教学资源,依托“互联网+”的技术手段,搭建了基于主动学习 能力培养的“线上线下融合式教学平台”;构建了“课内与课外相结合、线上与线下相结合、必修 课与开放实验课相结合、教师与学生相结合、理论与实践相结合”的全方位立体化制图教学新体 系。经过 7 年的教学实践及逐步完善,适度解决了课内学时有限、生师比高、实践教学欠缺、 课外辅导力量不足、学生学习兴趣不高等长期困扰工程类基础课教学中的难题,收到了良好的 教学效果,为工程类基础课程教学提供改革思路。
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    判别线面相交及面面相交可见性的假想墙法
    王 琳, 毕 艳
    2019, 40(1): 207-211.  DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019010207
    摘要 ( 143 )   PDF(447KB) ( 173 )  
    针对判别直线与平面相交及平面与平面相交的可见性提出了一种假想墙的方法。 在直线与平面相交问题中探讨了 3 种典型的情况:一般位置直线与特殊位置平面相交、一般位 置直线与一般位置平面相交、特殊位置直线与一般位置平面相交;在平面与平面相交的问题中 探讨了 3 种典型的情况:特殊位置平面与特殊位置平面相交、一般位置平面与特殊位置平面相 交、一般位置平面与一般位置平面相交。通过假想墙方法,可快速准确地判断直线与平面相交 及平面与平面相交的可见性,为机械制图课程相关内容的学习及教学提供一些参考。
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