基于最小二乘的点云叶面拟合算法研究

利用地面激光扫描仪(TLS)获取户外树木的大量点云数据,从中截取树叶点云数据并以此来进行曲面拟合,构建树叶真实三维模型。主要针对空间散乱点云数据的曲面拟合方法进行研究。在最小二乘法、正交最小二乘法、移动最小二乘法等3种二维曲面拟合方法基础上,针对空间散乱点云数据,提出新的曲面拟合方法。通过比较这3种方法对点云数据曲面拟合后效果,得出结论:针对树叶散乱点云数据,移动最小二乘法能够有效的拟合出树叶的曲面。     

大连深港狩猪场地形插值模型形成机理

由大连长兴岛深港（国际）狩猎俱乐部狩猎场所在地（25km^2）的等高线图，通过坐标测量机测量得到数据库文件，用到不规则曲面的拟合和生成技术得到三维三角剖分插值模型，将该模型转换为3DMAX模型进行渲染，得到规划设计要求的演示模型，由于三维散乱数据点之间拓扑关 系的复杂性，国内外对其直接剖分的理论和方法尚不完善、尚处于探索研究阶段。本文无疑是由等高线图对地形地貌科学准确描述做了一次较为成功的探索。     

反求工程中的数据筛选与优化的研究

在含复杂曲面的产品反求工程中,通过测量所获取的数据点云通常十分庞大,且具有一定的杂乱性和冗余性,这样的数据不利于定义曲面和产生CAD／CAM数据库数据．针对这些问题,本文利用测量数据的特征线输入技术,降低了测量数据量;并提出了弦切角偏差法对这些测量数据进行过滤筛选,确保生成曲面的数据的有效和规则;同时利用参数样条函数对过滤筛选后的数据进行拟合优化,将数据函数化,以更利于曲面的生成,且能利用数据的函数表达选择优化数据点的数量,并控制生成曲面的质量．     

用曲面拟合法确定平原区域正常高的方法

对应用GPS技术结合几何水准测量资料确定正常高的方法进行了研究,针对测区地形特点,选择合理的曲面拟合数学模型,并以此为基础建立计算其他GPS点高程异常和正常高的方程。同时,结合工程实践对上述求解方程进行了验证,其拟合结果的标准差为1.1cm,达到了四等水准测量的要求。研究证明,采用一定密度及合理分布的GPS水准高程联测点,选择曲面函数模型拟合区域大地水准面,是平原区域确定正常高的一种行之有效的方法。     

大连深港狩猎场地形插值模型形成机理

由大连长兴岛深港(国际)狩猎俱乐部狩猎场所在地(25 km2)的等高线图,通过坐标测量机测量得到数据库文件,用到不规则曲面的拟合和生成技术得到三维三角剖分插值模型,将该模型转换为3DMAX模型进行渲染,得到规划设计要求的演示模型。由于三维散乱数据点之间拓扑关系的复杂性,国内外对其直接剖分的理论和方法尚不完善、尚处于探索研究阶段[1],本文无疑是由等高线图对地形地貌科学准确描述做了一次较为成功的探索。     

桥址峡谷地貌风场特性的CFD模拟

对峡谷地貌上的大跨度桥梁而言,其桥址周围风场特性的确定可能非常困难.本文首先从Google Earth得到桥址附近大范围区域的地形图,然后借助Autocad获得区域内离散点的高程数据,再通过逆向工程软件Imageware拟合出桥址周围地形曲面.通过形成以该曲面为底面的计算域并实施网格划分,采用雷诺时均N-S方程和标准k-ε湍流模型,数值模拟了不同来流条件下计算域内的流动特征,获得了桥址附近不同位置处的风场数据,再现了峡谷地貌上的气流运动,为大跨度桥梁抗风研究提供了重要的风场参数.     

基于逆向工程的汽车车身前翼子板重建技术

逆向工程技术是一项具有广泛应用前景的高新技术,可以迅速、精确、方便地获得实物模型的三维数据及模型,为产品设计提供了先进的产品开发、设计及制造的途径。以车身前翼子板为例,利用非接触式三维扫描仪获得车身的点云文件,利用geomagic-studio软件对点云进行曲率和点距取样,得到计算机能够处理的点云数据,将点云文件进行降噪等处理,生成曲面,对曲面进行光顺等一系列的处理,获得B级曲面。     

一种利用振动响应识别裂纹转子参数的方法

针对一类含裂纹的转子动力学特性及其参数识别,本文选取裂纹转子刚度模型——中性轴模型,提出适用于对中性轴模型的裂纹转子运动微分方程的求解方法,并研究了裂纹转子系统参数对动力学的影响。然后,采用反向求解思路,用龙格-库塔法拆分迭代裂纹转子运动微分方程,通过平均值法确定基因算法中的适应度函数,从而实现裂纹转子参数识别问题向求解动力学响应差异值最小化的最值优化问题的转化,最终使用基因算法对最值优化问题求解,并通过算例对该方法进行了验证,实现了低于0.6%相对误差的裂纹转子参数识别。     

非满载罐体液体冲击等效机械模型参数确定

为了获得指定罐体形状和充液比条件下的钟摆模型参数值,采用类比分析方法推导了钟摆摆线长度参数和液体冲击频率的关系;采用假设和类比分析相结合的方法推导了钟摆小球质量参数和液体冲击力的关系.在此基础上,借助不同仿真条件下的液体自由振荡FLUENT软件仿真结果拟合得到钟摆模型参数关于罐体形状和充液比的多项式函数.FLUENT仿真和钟摆模型数值计算获得的液体冲击力绕罐体上某点的力矩表明：本文提出的方法能够获得精确的钟摆模型参数值,模型参数的拟合值与实际值的误差均在±4%范围内.     

天然次生林直径分布的研究

该研究应用东北林区调查的119天然林标准地数据,通过绘制各林分直径分布直方图,分析林分的直径分布规律,运用SB分布、指数分布、正态分布、WeibuU分布和β分布函数对其进行拟合,建立直径回归模型,并采用矩解法求解参数,更精确地比较各种分布函数对实际数据的拟合效果.研究结果表明:林木株数随着直径的增大呈减少的趋势;指数分布和Weibull分布的拟合效果较好,但指数分布优于Weibull分布.观察指数分布函数的各参数的变化规律,发现参数a基本不变,而参数b在变化.绘制参数b与林分调查因子间的散点图,发现指数分布中的参数b与林分平均直径有显著的相关性.通过相关性分析,选择函数进行拟合,结果表明:幂函数的拟合效果最好,相关系数最高.通过对参数b的再参数化建立模型,最终得到最优的天然次生林林直径分布模型.     

克里金插值平滑效应校正及凤冈县富硒茶园适宜区研究

【目的】研究克里金插值数据平滑效应的校正方法及其在富硒茶园适宜区研究中的应用。【方法】用采样点插值表面估计值和实测值极差和标准差的相对变化率定量表示克里金插值的平滑效应,用样点插值表面估计值和实测值的最小值、平均值和最大值之间的一元二次回归方程为校正函数,用贵州省凤冈县0-20 cm土层的pH和全硒含量校正克里金插值表面叠加分析研究富硒茶园适宜区。【结果】（1)极差平滑率和标准差平滑率可分别描述克里金插值数据变化范围平滑效应和数据变异程度平滑效应,凤冈县土壤pH和硒含量普通克里金插值的极差平滑率和标准差平滑率分别为68.30%、69.51%和65.33%、60.00%。（2）校正后凤冈县土壤pH插值表面估计值极差平滑率和标准差平滑率分别为0.00%和6.10%,硒含量插值表面估计值极差平滑率和标准差平滑率均为0。文中的校正方法可完美消除普通克里金插值平滑效应,同时保证插值结果无偏估计特性。（3）校正后插值表面叠加分析结果表明,凤冈县富硒茶园适宜区面积为49.63 km2,占全县土地总面积的2.64%,主要分布在该县永安镇田坝村及附近。【结论】用样点插值表面估计值和实测值的最小值、平均值和最大值之间的一元二次回归方程对克里金插值表面进行校正简单易行,基于校正表面富硒茶园适宜区分析结果与现实情况吻合良好。     

基于图像处理的边坡表面状态检测方法研究

针对图像边坡表面状态发生的变化检测,提出了一种新的智能检测方法。人工设置两个目标体,一个作为参考标识点,一个作为监测点,标识点具有特殊的颜色(红色)与形状(圆形),以两者之间的相对位移来表征边坡的状态变化。该方法由以下4个环节构成:选取特定目标体,设置目标体;将图像转换到HIS空间,提取特定的颜色---红色,确定感兴趣区域(ROI);进行图像二值化,确定感兴趣区域的中心坐标;通过位移判定准则判定边坡表面状态是否发生变化。实验证明,该方法具有鲁棒性好、检测准确率高等特点。     

应用近红外光谱和小波网络构建的木材基本密度预测模型

以柞木为研究对象,将120个样本以2∶1的比例分为校正集和预测集,80个校正集,40个预测集;使用900~1 700 nm的近红外光谱仪,获取样本径切面的近红外光谱数据;采用蒙特卡洛采样法剔除奇异样本,采用多元散射校正和S-G平滑对光谱数据进行预处理,消除光谱漂移、表面散射和噪声的影响;通过Bi PLS-SPA算法对特征波长进行提取,构建小波神经网络模型,预测柞木基本密度;将建模方法与常用的偏最小二乘(PLS)和BP神经网络进行了对比,验证小波网络的有效性。结果表明:小波神经网络对预测集样本验证结果更好,相关系数为0.968,预测均方根误差为0.014 4。     

一种提高农产品市场价格预测精度的改进算法

为进一步提高农产品市场价格预测精度,及时发现价格异常的农产品,研究以山西晋城绿欣农产品批发市场胡萝卜等13种农产品月均价格数据为依据,对比分析了加权算术平均法、二次指数平滑法等9种时间序列非季节指数预测法,提出了一种改进的二次指数平滑预测法。应用改进后的二次指数平滑预测法计算的误差平方和均小于或等于改进之前,以3月份预测数据为例,其改进算法后误差平方比改进前降低了3007%。综合分析预测值与实际值的误差平方和,以及该种农产品历史预测误差的平方和,可以确定该批发市场某月价格异常的农产品。     

光谱技术结合化学计量学分析方法快速检测阿维菌素的试验研究

生物农药阿维菌素是一种微溶于水的高毒杀虫剂，有广谱、高效等特点，在防治水稻螟虫，稻纵卷叶螟方面表现优异，但对水生生物高毒。为了探讨利用光谱技术现场快速检测水体中生物农药阿维菌素的可能性，测定了其在紫外/可见光波长范围内的不同浓度吸光度光谱数据，建立其快速有效的定量分析模型。使用不同光程比色皿采集一定浓度范围的阿维菌素农药样本光谱数据进行对比，得到最佳光谱数据用于后续定量处理分析。将波长范围为200~500 nm的光谱数据采用Savitzky-Golay卷积平滑法（S-G平滑法）进行数据预处理，将原始光谱数据和S-G平滑法预处理后的光谱数据校正集和预测集分别按不同比例采用Sample set partitioning based on joint x-y distance（SPXY）算法进行样本集划分，并分别建立PLS模型进行比较。再将划分样本集后优选出的光谱数据采用主成分分析（Principle component analysis，PCA）结合马氏距离阈值法（Mahalanobis Distance，MD），即PCAMD算法剔除异常样本，再将剔除异常样本后的光谱数据采用竞争性自适应重加权采样法（Competitive adaptive reweightedsampling，CARS）筛选特征波长变量，建立S-G平滑-SPXY-（PCA-MD）-CARS-PLS定量分析模型。结果表明，100 mm光程比色皿获得的光谱数据最佳，245.4 nm处为阿维菌素特征吸收峰。原始数据经S-G平滑法预处理、SPXY划分样本集、PCA-MD剔除异常样本以及CARS筛选特征波长变量后建立的定量模型最优，模型评价系数R²p为0.998 8，预测集均方根误差为0.061 1，剩余预测残差为29.589 4，该方法有效简化了模型并提高了模型精度和稳健性。研究表明，生物农药阿维菌素的紫外/可见光吸收光谱数据结合化学计量学分析方法能够用来定量分析生物农药阿维菌素浓度。     

基于 BiP LS－SP A优选近红外光谱的木材基本密度预测1）--以柞木为例

以柞木为研究对象,以900～1700 nm的近红外光谱仪获取木材表面近红外光谱数据,对89个柞木样本进行检测,其中58个组成校正集,31个为预测集。首先,采集样本径切面光谱数据,并利用SG平滑对光谱数据进行预处理;然后,利用反向区间偏最小二乘（ BiPLS）选出均方根误差最小的波长区间组合;再利用连续投影算法（ SPA）进一步选择出波长特征;最后,以优选出的波长特征作为输入,建立偏最小二乘法回归模型,确定出木材基本密度与近红外光谱之间的联系。 BiPLS算法将光谱划分区间划分为10时,均方根误差最小,其最佳区间组合为[35679],变量个数由全光谱117个降至59个;应用SPA算法二次降维,变量个数降至6个,降低变量信息的冗余,减少了变量个数,提高了建模的速度和效率。 BiPLS－SPA模型较PLS、iPLS、BiPLS、SPA－PLS具有更高的相关系数,更小的均方根误差,柞木基本密度预测相关系数为0．925,预测均方根误差为0．0104,相对分析误差为2．83。     

Java3D实现散乱数据的三维重构

针对煤场测得煤堆表面三维散乱数据的可视化研究,本研究提出了一种简单的得到三维散乱数据拓扑结构的方法,在此基础上进行了三次三角B-B曲面插值,及基于双B样条的曲面拟合,并用Java3D图形工具包实现了上述算法,得到的渲染效果比较接近实物,能够很好的表征原实物表面的各种特征,证明了该算法的有效性和可行性。     

Flaking Stone with Wooden Implements: Flaked stone artifacts from Palliaike, Chile, suggest that wooden flaking tools were used in the New World

Two of the seven Palliaike points show better quality workmanship than the other five. The better workmanship seems to result from use of a material superior to basalt rather than from greater skill. All seven examples show surface smoothing to a varying degree. The bifacial smoothing could be either intentional abrading by the worker or unintentional smoothing by function. Without the aid of considerable magnification and further experiment, it is difficult to pass final judgment. If these points were hafted, it would seem that the bifacial basal smoothing could not be the result of function. Hafting could be accomplished by using resins and adhesives to affix the base of the point to a wooden shaft, as was done by the Kimberley aborigines. Many Clovis points from western North America are smoothed to an even greater degree-for example, those found at the Simon Site in Idaho. Some points show the detachment of short flakes terminating in step fractures. But this may be a result of the Palliaike points being made of basalt, a very difficult material to work, of the worker being less skilled, or of the wooden flaker being inadequate to overcome the coarse-grained material. All the Palliaike points are thick in relation to their width, which makes them resistant to breakage. However, since only one point in the collection (Fig. 1a) shows an attempt at basal thinning, the worker may have been unable to control the coarse-grained basalt, which is difficult to thin with a wooden flaker, or he may simply have wanted the point thick for a particular function.