图学学报

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2019年第2期目录

2019, 40(2): 0.

摘要 ( 50 )

PDF(138KB) ( 103 )

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神经网络在退化图像复原领域的进展综述

刘龙飞，李胜，赖舜男

2019, 40(2): 213-224. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019020213

摘要 ( 221 )

PDF(5550KB) ( 543 )

退化图像复原是图像计算领域中的一个重要的难题。近年来以深度学习为代表的人工智能(AI)技术取得了快速的发展，越来越多的基于神经网络解决退化图像复原的研究工作出现。首先介绍了神经网络进行退化图像还原的主要技术并对图像复原的问题进行分类；然后利用神经网络解决退化图像复原问题中细分的多个主要问题，并对每个问题的当前研究现状与多种基于深度学习网络的解决方法的优势与局限性进行归纳分析，并给出与传统方法的对比。最后介绍了基于对抗神经网络的极限退化图像复原的新方法，并对未来前景进行展望。

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虚拟正畸治疗中的错位牙齿自动排列方法

李占利 1，付敬鼎 1，李洪安 1，周康 1，惠巧娟 2

2019, 40(2): 225-234. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019020225

摘要 ( 223 )

PDF(11156KB) ( 151 )

针对虚拟正畸技术中人工排牙效率低下问题，提出一种基于拟合优化的错位牙齿自动排列方法。对输入的牙列模型建立排牙坐标系，定义单颗牙齿特征点并建立牙齿局部坐标系。在此基础上，从低维角度分析牙列中各颗牙齿的位置和姿态，采用加权拟合优化的方法分别计算牙齿的坐标平移量与局部坐标轴旋转量，形成牙齿位姿与空间牙列曲线的关联约束，并结合矩形包围盒的碰撞检测方法，设计基于最速下降法的迭代算法在空间牙列曲线约束范围内调整牙齿位姿，完成牙齿的自动排列。实验结果表明，排好的牙列与人工排牙结果相差无异，排牙效率大大提高；与现有排牙方法相比，更贴近临床牙齿矫治，且牙齿移动代价总量明显降低。

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基于碰撞检测强化的实时爆炸视图自动生成算法研究

柳有权，李婉，王愿超，徐琨

2019, 40(2): 235-239. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019020235

摘要 ( 143 )

PDF(1276KB) ( 269 )

爆炸视图在机械设计和装配实践中有着广泛的应用，可帮助人们直观地理解机械结构和装配关系。为解决仿真中的干涉问题，提出一种基于碰撞检测强化的实时爆炸视图自动生成算法。首先，构建各机械零件的方向包围盒，根据包围盒的大小和位置偏差决定零件的分离次序和方向，构造爆炸分离模型。其次，基于真实世界物体互斥属性，对装配的零部件进行实时碰撞检测，借助碰撞响应推动各部件进行进一步分离。该方法简单易实现，保证了零部件之间的合理移动，同时避免穿透现象的发生。实验充分验证了算法可行性和通用性。

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基于体素特征重组网络的三维物体识别

路强 1,2，张春元 1，陈超 1，余烨 1,2， YUAN Xiao-hui3

2019, 40(2): 240-247. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019020240

摘要 ( 97 )

PDF(972KB) ( 174 )

三维物体识别是计算机视觉领域近年来的研究热点，其在自动驾驶、医学影像处理等方面具有重要的应用前景。针对三维物体的体素表达形式，特征重组卷积神经网络 VFRN 使用了直接连接同一单元中不相邻的卷积层的短连接结构。网络通过独特的特征重组方式，复用并融合多维特征，提高特征表达能力，以充分提取物体结构特征。同时，网络的短连接结构有利于梯度信息的传播，加之小卷积核和全局均值池化的使用，进一步提高了网络的泛化能力，降低了网络模型的参数量和训练难度。ModelNet 数据集上的实验表明，VFRN 克服了体素数据分辨率低和纹理缺失的问题，使用较少的参数取得了优于现有方法的识别准确率。

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基于 CNN 特征提取和加权深度迁移的单目图像深度估计

温静，安国艳，梁宇栋

2019, 40(2): 248-255. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019020248

摘要 ( 147 )

PDF(945KB) ( 259 )

单目图像的深度估计可以从相似图像及其对应的深度信息中获得。然而，图像匹配歧义和估计深度的不均匀性问题制约了这类算法的性能。为此，提出了一种基于卷积神经网络(CNN)特征提取和加权深度迁移的单目图像深度估计算法。首先提取 CNN 特征计算输入图像在数据集中的近邻图像；然后获得各候选近邻图像和输入图像间的像素级稠密空间形变函数；再将形变函数迁移至候选深度图像集，同时引入基于 SIFT 的迁移权重 SSW，并通过对加权迁移后的候选深度图进行优化获得最终的深度信息。实验结果表明，该方法显著降低了估计深度图的平均误差，改善了深度估计的质量。

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刀尖圆弧半径对主偏角影响的分析与实验研究

王进峰，商正，吕鹏瑞，范孝良

2019, 40(2): 256-260. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019020256

摘要 ( 137 )

PDF(343KB) ( 112 )

刀尖圆弧半径对加工精度、切削力等切削参数有重要影响，而主偏角直接影响切削变形和切削力的变化。为了研究车刀刀尖圆弧半径对主偏角的影响，建立了刀具要素间的几何关系。根据切削深度和刀尖圆弧半径大小，将切削条件划分为 4 种：①刀尖圆弧半径小于切削深度，且主偏角为 90°；②刀尖圆弧半径小于切削深度，且主偏角小于 90°；③刀尖圆弧半径小于切削深度，且主偏角大于 90°；④刀尖圆弧半径大于切削深度。根据刀尖圆弧半径和切削深度之间的几何关系，分别计算了 4 种切削条件下刀尖圆弧半径导致的实际主偏角的变化。为了验证分析结果，进行了切削实验，通过分析背向力和进给力的夹角计算实验主偏角。实验结果证明，刀尖圆弧半径导致主偏角变小。

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基于改进的 L-BFGS 稀疏降噪自编码网络的 MRI 脑图像识别方法

王新颖，王婉秋，王慧

2019, 40(2): 261-266. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019020261

摘要 ( 162 )

PDF(788KB) ( 183 )

随着人类科技的飞速发展以及医学影像设备的不断更新，医学影像技术在脑部病变的辅助诊断中起到了越来越重要的作用，为此，提出一种基于改进的 L-BFGS 稀疏降噪自编码网络模型(ILSDAE)，并将其应用于 MRI 脑图像的阿尔茨海默病的识别与脑部疾病的辅助诊断。实验数据源取自 ADNI 数据集，经过校正、配准、分割、平滑等操作，获得脑部灰质图像，随后将改进的无监督贪婪预训练方法和 L-BFGS 算法相结合，对深度自编码网络进行训练并通过 Softmax 回归训练学习特征，从而实现对病症患者脑部图像的识别。ILSDAE 网络模型具有很好的鲁棒性，与堆栈式自编码和自学习方法相比，实验结果证明了所提方法的有效性。

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加强局部简便计算的点在多边形内的高效判定

王盛春 1,2，王文成 1,2，谭雪晗 1,2，李静 3

2019, 40(2): 267-273. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019020267

摘要 ( 115 )

PDF(448KB) ( 115 )

点在多边形内的检测是计算几何中的一个基本问题，有着广泛的应用需求。已提出许多方法减少要测试的多边形的边以加速。其中，均匀网格法具有很好的作用，因为各网格中的边很少，而测试点可迅即定位于一个网格。我们曾提出一种均匀网格法，预计算各网格中心点位于多边形内/外的属性，然后将测试点与所在网格的中心点连线，检测该连线与多边形的边的相交情况即可。其预处理和检测的复杂度分别为 O(N)和 O( N )，N 为多边形的边数。本文在此基础上进一步改进，预计算网格交点位于多边形内/外的属性，然后将测试点与其邻近网格交点的连线，转换为与坐标轴平行的两条相连直线段，以提高与多边形边求交计算的便捷性。实验结果表明，可将检测速度提高 2 倍多。

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基于点云数据的三维目标识别和模型分割方法

牛辰庚 1，刘玉杰 1，李宗民 1，李华 2,3

2019, 40(2): 274-281. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019020274

摘要 ( 148 )

PDF(912KB) ( 322 )

三维模型的深度特征表示是三维目标识别和三维模型语义分割的关键和前提，在机器人、自动驾驶、虚拟现实、遥感测绘等领域有着广泛的应用前景。然而传统的卷积神经网络需要以规则化的数据作为输入，对于点云数据需要转换为视图或体素网格来处理，过程复杂且损失了三维模型的几何结构信息。借助已有的可以直接处理点云数据的深度网络，针对产生的特征缺少局部拓扑信息问题进行改进，提出一种利用双对称函数和空间转换网络获得更鲁棒、鉴别力更强的特征。实验表明，通过端到端的方式很好地解决缺少局部信息问题，在三维目标识别、三维场景语义分割任务上取得了更好的实验效果，并且相比于 PointNet++在相同精度的情况下训练时间减少了 20%。

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基于变形图的谱姿态迁移

苏鹏 1，尹梦晓 1,2，王宇攀 3，韩艳茹 1，杨锋 1,2，李桂清 3

2019, 40(2): 282-289. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019020282

摘要 ( 152 )

PDF(1941KB) ( 308 )

为减低谱姿态迁移结果受几何代理 Cage 的影响程度，提出基于变形图的谱姿态迁移方法。首先，利用优化二次误差度量方法简化源网格得到变形图，将源网格顶点以测地距离为权重用变形图顶点表示，强制源网格顶点与基于耦合准调和基的姿态迁移结果尽可能相同，同时保持变形图的拉普拉斯坐标，获得低频姿态迁移结果，并利用嵌入变形算法对此结果进行优化；然后，通过观察找到次级姿态学习不充分的局部网格，分割出局部子网格，对这些子网格使用低频姿态迁移方法，可以学习到次级姿态。实验结果表明，在一定程度上降低了几何代理的影响，有效地提高了谱姿态迁移结果。

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一种改进的基于微分方程的曲面求交跟踪算法

史永丰，程婷，张育浩，徐保文，林岗山

2019, 40(2): 290-295. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019020290

摘要 ( 116 )

PDF(1304KB) ( 164 )

参数曲面求交是计算机辅助几何设计领域中的关键技术之一。针对传统跟踪算法中曲面求交的漏交和法向共线点处难于处理的问题，提出一种改进的基于微分方程的跟踪算法。首先选择边界点和拐点作为跟踪的起点，解决了漏交问题。并采用基于交线微分形式的跟踪公式计算后继交点，解决了法向共线点处难于处理的问题。最后利用牛顿迭代得到精确交点。该算法不仅正确地跟踪到交线的每个分支，而且易于处理法向共线点处的跟踪，不遗漏关键点，解决了传统跟踪法在法向共线点处交线不连续的问题。与传统跟踪法对比，其鲁棒性和稳定性更强，精度更高且收敛略快，适用于求解任意参数曲面求交问题。

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关于 GQFD-TRIZ 集成方法在警用无人机设计中的应用研究

石元伍，郑孝成

2019, 40(2): 296-302. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019020296

摘要 ( 156 )

PDF(1196KB) ( 182 )

针对警用无人机执行任务的能力需求，提出了基于灰关联分析的质量功能展开 (GQFD)和发明问题解决理论(TRIZ)相结合的警用无人机创新设计集成方法，即通过 GQFD 将警用无人机的任务需求转化为具体使用的性能需求以及对应的关键技术及其重要度，从而由关键技术重要度明确改进的设计目标；应用 TRIZ 理论分析设计目标中的关键问题冲突类型，利用标准工程参数和发明原理消解对应的冲突得到具体设计实施方案。实践表明，该集成方法可以在调研缺少信息、小样本分析情况下减少设计中人为因素干扰，弥补单一创新设计理论的不足，具有可以快速准确找到设计方向并得出可行设计方案的突出优点。通过城市管理环境中警用无人机的创新设计方案实施，论证了 GQFD-TRIZ 集成方法的可行性。

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基于全局 HIEs 解构的人机产品用户需求模型构建

张芳兰，陈玉，李帅

2019, 40(2): 303-307. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019020303

摘要 ( 146 )

PDF(1964KB) ( 156 )

为了获取关键用户需求与准确的人机产品设计方案，提出将全局 HIEs 解构方法与 Kano 模型分析方法相结合的人机产品用户需求模型构建方法与具体流程。该方法利用全局 HIEs 解构，建立人机产品多维设计特征映射空间；通过因子分析法与多元线性回归获取影响设计整体满意度的关键用户需求因子及其权重排序，再结合 Kano 模型与问卷确立关键用户需求类型，提出人机产品设计方案。最终，以肩颈按摩仪设计为例，论证了所构建模型与具体方法的可行性。

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基于数值模拟技术的产品概念设计方法

李天赠 1，黄欣怡 1，黄玲 2

2019, 40(2): 308-314. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019020308

摘要 ( 71 )

PDF(2284KB) ( 142 )

为解决传统工业设计流程中，设计方案缺乏相应工程技术的校验，导致设计返工率高及开发效率低下的问题，借助于数值模拟技术可实现产品性能预评估的优势，提出一种基于数值测试技术为驱动的产品概念设计方法。首先对产品的工作机理进行数值分析，明确合理的设计方向，并以此为基础指导产品造型设计，然后再次运用数值测试分析手段对设计方案的可行性进行验证，最后对通过验证的方案进行细节完善并输出最终设计概念。数值模拟技术与产品概念设计过程相融合，驱动设计过程的逐步完善，可实现提升设计效率与质量的目的，通过电热毛巾架的设计实例验证了方法的有效性。

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基于模糊 Kano 模型与 TOPSIS 法的产品设计研究

陈香，邱大鹏

2019, 40(2): 315-320. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019020315

摘要 ( 288 )

PDF(556KB) ( 230 )

为了提升用户对产品的满意度和产品的市场竞争力，提出基于模糊 Kano 模型和 TOPSIS 法的产品设计方法。首先，根据产品的不同方面进行调研获取了用户的不同需求后，运用模糊 Kano 模型将用户需求进行分类：必备需求、一元需求和魅力需求。其次，以必备需求和一元需求为主体，采用 TOPSIS 法确定魅力需求重要度排序并进行筛选，从而得到产品设计上合理的解决途径和方案。最后，将该方法应用于智能割草机的设计实例中，以验证其的可行性，可为其他相似项目提供新的思路。

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厦门岛内涝灾害风险评价制图

薛丰昌 1,2，张嫣然 1,2，田娟 1,2，赵碧 1,2，朱一晗 2,3

2019, 40(2): 321-327. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019020321

摘要 ( 117 )

PDF(8645KB) ( 70 )

城市内涝灾害风险评价图件是城市内涝灾害防灾减灾基础技术资料。利用城市管网等基础地理数据，经过汇水区划分和管网概化以及参数率定建立厦门岛内涝模型，模拟出不同重现期降雨量下厦门岛地表积水深度并作为内涝灾害风险评价中的危险性评价因子，以河网影响度、敏感点密度、植被覆盖度作为孕灾环境的敏感性因子，人口密度、人均 GDP 作为承灾体的易损性评价因子，建立厦门岛的内涝灾害风险评估模型，计算得到不同重现期下厦门岛内涝灾害风险等级评价图。结果表明，随着重现期的增加高风险指数的区域逐渐增加，主要呈现由沿海向岛内扩展的趋势，部分区域由于下垫面的构成如山体水系等影响表现出稳定的低风险特征。

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基于分形理论的三维路面谱重构及在多体动力学软件中的应用

路永婕 1,2，李振宇 2，怀文青 2，黄卫红 2

2019, 40(2): 328-334. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019020328

摘要 ( 83 )

PDF(1426KB) ( 128 )

合理的道路纹理特征可以更好地反映路面抗滑性能和轮胎/路面接触特性。基于分形理论提出了一种三维路面谱重构方法。依据国标给出二维随机路面谱的时域表达，利用计盒维数法计算各级路面分形维数，综合应用随机中点位移法和分形布朗运动原理将传统二维路谱拓展为三维路面谱。以典型的减速带为例，将特殊激励同构到含有细节形貌的平整路面谱中。在 TruckSim 软件中通过编译实现三维路面谱在车辆多体动力学软件中的应用。通过对比二维路谱和三维路谱下车辆动力学响应发现：垂向力和纵向力差异不大，有较好地一致性，但侧向力相差比较大，表明所建立的三维路面谱有较好精度的同时反映了路面的三维纹理特性，为车辆曲线通过性能和车辆侧翻控制研究提供了基础。

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多目标驱动的产品形态基因网络模型研究

张文召 1，吕健 1，潘伟杰 1，赵慧亮 1,2，刘征宏 3

2019, 40(2): 335-343. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019020335

摘要 ( 101 )

PDF(1026KB) ( 164 )

为解决产品设计过程中用户需求的主观性、模糊性问题，进一步提高产品意象传达的准确度，提出一种多目标驱动的产品形态基因网络模型(M-FGN)构建方法。以品牌形象、用户偏好、社会情境为驱动目标，构建多目标驱动空间；分析产品形态基因节点与边的设计，以产品形态基因为节点，以节点之间的相关性为边，构建 M-FGN 网络；对网络进行拓扑分析，析出隐性设计知识辅助设计师进行产品形态设计。以某国有企业 AGV 小车形态设计为例，通过分析 AGV 小车侧面形态 M-FGN 网络，将析出知识提供给设计师进行针对性形态方案设计，对子代方案进行对比评价，验证了 M-FGN 网络模型的有效性。

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基于改进蚁群算法的移动机器人平滑路径规划

孙瑞，张文胜

2019, 40(2): 344-350. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019020344

摘要 ( 155 )

PDF(453KB) ( 168 )

针对移动机器人提出了基于改进蚁群算法的平滑路径规划方法。为了克服蚁群算法解决路径规划问题时存在的收敛速度慢的缺点，对启发因子的矩阵初始值及更新方式进行了改进，启发因子改进后的结果与之前相比，平均路径长度减少了 17.6%，平均收敛代数减少了 93.1%；对于栅格环境下存在障碍物时机器人累计转弯角度大的问题，提出了控制点转移策略，在上一步改进的基础上，通过对控制路径走向的栅格中心点向栅格角顶点的转移，实现了路径规划的平滑改进。路径规划仿真结果表明，与平滑改进前相比，平滑改进后机器人的平均路径长度减少了 4.28%，累计转弯角度减少了 52.58%。

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基于 IFC 标准的简支梁钢筋模型参数化自动生成

陈红伦，徐嘉懿，王春江，邓雪原

2019, 40(2): 351-357. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019020351

摘要 ( 117 )

PDF(541KB) ( 244 )

基于 BIM 技术的钢筋模型可以用于工程量直接计算、指导施工、碰撞检查和钢筋自动加工等。虽然部分软件如 Revit 和 Tekla 可以输出钢筋工业基础类(IFC)模型，但是需要根据结构设计软件的配筋结果重新建模，且核心算法没有公开，国内后续理论研究和软件开发均无法参考；另外，现阶段研究主要集中于通过二次开发的方式实现不同软件之间的钢筋信息共享，该方法不具有通用性。本文对钢筋模型几何信息在 IFC 标准中表达方式进行解析，并研究利用结构设计结果参数自动生成基于 IFC 标准的钢筋模型，重点进行几何信息的生成算法研究。最后通过程序生成带有纵筋和箍筋的简支梁 IFC 模型，验证了算法的可行性。

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基于改进 K 均值聚类算法的星点聚类研究

夏永泉 1，孙静茹 1， WU Xin-wen2，支俊 1，王兵 1，谢希望 1

2019, 40(2): 358-363. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019020358

摘要 ( 116 )

PDF(812KB) ( 163 )

针对高分辨率天文图像中的星点聚类研究中存在的 2 个问题：①天文图像的分辨率较高，且图像处理速度较慢；②选取何种聚类算法对天文图像中的星点进行聚类分析效果较好。在研究中，问题 1 采用图像分块的方法提高图像的处理速度；问题 2 提出了一种改进的 K 均值聚类算法，以解决传统的 K 均值聚类算法的聚类结果易受到 k 值和初始聚类中心随机选择影响的问题。该算法首先在用 K 均值聚类算法对数据初步聚类的基础上确定合适的 k 值，其次用层次聚类对数据聚类确定初始聚类中心，最后在此基础上再采用 K 均值聚类算法进行聚类。通过 MATLAB 仿真实验的结果表明，该算法的聚类结果与效率优于其他聚类算法。

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小场景交互式稠密三维重建系统

杨淑云 1，刘永春 2

2019, 40(2): 364-372. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019020364

摘要 ( 131 )

PDF(3863KB) ( 158 )

近年来，随着 GPU 技术的深入发展和并行算法的日益成熟，使得实时三维重建成为可能。文中实现了一种针对小场景的交互式稠密三维重建系统，此系统借助先进的移动跟踪技术，可以准确地估计相机的即时位置。提出了一种改进的多视深度生成算法，在 GPU 加速下能够实时计算场景的深度。改进算法中的亚像素级的半全局匹配代价累积提高了多视立体匹配的精度，并结合全局优化的方法计算出了准确的场景深度信息。深度图被转换为距离场，使用全局优化的直方图压缩融合算法和并行的原始对偶算法实现了深度的实时融合。实验结果证明了重建系统的可行性和重建算法的正确性。

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保持尖锐特征的隐式曲线绘制算法

赵晶洁，赵瑞斌，庞明勇

2019, 40(2): 373-378. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019020373

摘要 ( 88 )

PDF(427KB) ( 128 )

隐式曲线在生物、医学、气象、地学、石油勘探及物探等领域有着广泛的应用。提出一种绘制带有尖锐特征的平面隐式曲线的算法，能有效地提取隐式曲线的尖锐特征。该算法首先确定曲线的绘制区域，采用自上而下的方式生成绘制区域的四叉树表示，并在四叉树节点表示的每个单元格内生成一个数值场特征点；然后连接特征点生成对偶网格；最后，利用 Marching Squares 算法生成曲线。实验结果表明，该算法能在网格较稀松的情况下绘制出隐式曲线，并且可以实现曲线的尖锐特征。

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形状调配中带参数的过渡曲线设计

严兰兰 1，樊继秋 1，马力 2

2019, 40(2): 379-387. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019020379

摘要 ( 63 )

PDF(427KB) ( 119 )

为提高过渡曲线在端点处的连续阶，并赋予过渡曲线相对于固定基曲线的形状调整能力，从过渡曲线的方程出发，根据预设的连续性目标反推调配函数需满足的基本条件，将调配函数表达成 Bernstein 基函数的线性组合，组合系数待定，由基本条件和 Bernstein 基函数的端点性质得出关于待定系数的方程组，解该方程组得出调配函数初步表达式，再借助Bernstein 基函数的升阶公式将初步表达式的次数提高两次，进而在表达式中引入自由参数。调配函数具有对称性、中点性、单调性、有界性，分析了保证调配函数图形只存在唯一拐点的自由参数取值范围。取一般参数时，过渡曲线在端点处可达拟 3 C 连续，取特殊参数时可达拟 4 C 连续，分析了过渡曲线的形状特征，数值实例验证了方法的正确性和有效性。

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带形状参数的 R-Coons 曲面

邹倩 1,2，韩旭里 2

2019, 40(2): 388-394. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019020388

摘要 ( 96 )

PDF(1431KB) ( 124 )

为了解决传统 Coons 曲面不具备形状可调性，不能精确表示椭球面、椭圆锥面、椭圆柱面等二次曲面的问题，在有理函数空间上构造了一组有理混合基函数，称之为 R-Hermite 基。首先分析了 R-Hermite 基的性质；其次基于 R-Hermite 基，利用张量积方法，构造了一种新的带两个形状参数的有理 Coons 曲面，并称之为 R-Coons 曲面，R-Coons 曲面不仅具有传统 Coons 曲面的良好性质，还具备形状可调性；最后给出了曲面精确表示椭球面、椭圆锥面、椭圆柱面的方法，并通过实例说明方法的有效性。

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带两个参数的非均匀三次三角 B 样条曲线

汪凯，张贵仓，王敏

2019, 40(2): 395-402. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019020395

摘要 ( 73 )

PDF(436KB) ( 123 )

为了使构造的三次三角非均匀 B-样条曲线在具备形状可调性、高阶连续性、精确表示椭圆等性质的同时还具有变差缩减性，构造了一类具有全正性的带 2 个参数的非均匀三次三角 B-样条基函数，进而进行曲线构造。首先假设待构造的非均匀三次三角 B-样条基在每一个节点处具有 C2连续且具有单位性，进而确定基函数的表达式；然后给出了基函数具有全正性等重要性质；最后给出了非均匀三次三角 B-样条曲线的定义，并证明了其具有变差缩减性等重要性质，还证明了曲线在取特殊参数值时具有 C(2n–1)阶连续。实例表明，本文构造的曲线有效解决了传统方法存在的问题，适合于几何设计。

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复杂工况下采运装备虚拟运行关键技术研究

李祥 1,2，王学文 1,2，谢嘉成 1,2，乔春光 1,2，杨兆建 1,2

2019, 40(2): 403-409. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019020403

摘要 ( 82 )

PDF(2783KB) ( 194 )

：当前综采工作面采运装备虚拟仿真技术都是建立在水平理想底板上，不能真实模拟采运装备在底板不平整的复杂工况条件下的运行状态。针对这一问题，在虚拟现实引擎 Unity3D 中，对采煤机与刮板输送机在复杂工况下虚拟运行的关键技术进行研究。通过建立采运装备的虚拟现实场景，结合采煤机在刮板输送机上的虚拟定位定姿方法，重点对刮板输送机的虚拟弯曲、采煤机支撑滑靴销轴的坐标解析与采煤机虚拟运行等关键技术进行研究。开发原型系统并进行实验验证，实验结果表明，虚拟刮板输送机的形态与实际布置形态的误差小于 15 mm，采煤机机身倾角误差小于 2°，满足实际工作要求的精度。该系统可以真实再现复杂工况下采煤机与刮板输送机的动态配套关系与运行状态，为综采工作面远程监测系统的建立奠定基础。

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人机任务仿真中虚拟人行为建模及仿真实现

吴珍发 1，赵皇进 2，郑国磊 2

2019, 40(2): 410-415. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019020410

摘要 ( 115 )

PDF(1379KB) ( 229 )

提出一种采用高级智能对象(ASO)的建模方法，实现虚拟人的行为建模。首先，引入 ASO 的概念，对交互特征中的交互元素、交互部位及对象动作进行定义，并对交互动作进行分类；其次，提出了对象驱动方法，解决由虚拟对象作为主动体动作而导致的虚拟人作为被动体的运动计算问题，实现对象以交互特征为主的建模；最后，根据人机任务需要对虚拟人的基本行为动作进行分析，选择常用的 4 种基本动作，对其进行定义并进行动作组合，给出以交互元素为主的位姿、手型的计算方法，实现了行为建模并进行仿真实现，解决了任务仿真中的交互量大问题，使仿真结果具有重用性。并以飞机装配的手工铆接仿真为例对方法进行验证。

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OBE-CDIO 理念下工业设计专业课程实践教学体系构建

刘敬 1，刘衍聪 1,2

2019, 40(2): 416-421. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019020416

摘要 ( 273 )

PDF(284KB) ( 225 )

针对工业设计专业课程实践教学存在的问题，以培养学生不同层次能力和综合素质为目标，探讨了在 OBE-CDIO 理念下工业设计专业课程实践教学体系的构建。深入分析社会、市场、企业需求，以能力培养为核心，定位专业实践课程教学目标。反向设计各实践教学环节，依托 CDIO 项目式教学，借助设计单元、专项设计和科研项目，构建递进式实践教学模式，循序渐进培养学生各项实践能力。并以学习成果为导向，创新评价方式，建立了多元化考核体系，促进实践教学体系的持续改进，以期实现培养工业设计人才创新实践能力和综合素质的目标。

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