基于单摄像机的昆虫自由飞行参量三维重构

研究昆虫飞行的三维空间运动参量需要对二维图像进行重构,传统的重构方法是采用两个或者多个相机从不同角度拍摄以获得同时刻不同角度的图像。介绍了一种采用单一相机完成三维重构的方法。通过在单相机镜头前面附加四块两两平行的平面镜组来获得三维信息,该装置可以在同一照片上获得物体两个角度的观察图像,等效于用两个高速摄影仪对昆虫的飞行进行拍摄。分别标定出每个等效摄像机的参量,根据机器视觉原理进行三维重构。实现了用单个相机完成昆虫自由飞行状态的翅膀三维参量重构过程,避免采用多个相机的需要增加复杂同步电路以及引起的高额费用,同事也克服了过去基于单相机的三维重构需要增加某些假设所引起的与真实飞行的差异。     

基于LabVIEW的三维可视化温度在线监测系统设计

主要对低温真空球罐三维可视化温度在线监测系统进行介绍,为了直观显示低温真空球罐的整体温度信息,提高测试监控效率,在真空球罐外罐内壁、内罐外壁、夹层、垂直支架等部位安装温度传感器,通过LabVIEW数据采集板卡实时采集温度信号,在Pro－E中建立球罐三维模型,划分网格后导入到LabVIEW环境中,将采集到的温度信号通过空间插值算法映射到模型中,直观显示真空球罐的整体温度场分布信息,同时,通过LabVIEW增加场景对象、创建截断平面、绘图样式子VI开发了模型隐藏、剖分、透视以及拾取传感器点等多样化功能,采用三维可视化模型显示方法,增加了显示的整体性和相关性,提高了数据分析的效率,达到了对低温球罐进行实时监测的目的;该套在线监测系统已经投入使用,整体性能表现优异,尤其是直观新颖的三维可视化操作界面受到操作人员的一致好评。     

直升机旋翼三维动态变形测量与可视化分析

针对直升机旋翼动载荷飞行试验测试需求,提出一种直升机旋翼三维动态变形测量与可视化分析方法。首先,根据直升机旋翼的结构特点和高速旋转特性,设计了以一组双目高清摄像头为核心的旋翼动态变形影像测量与监控及分析系统;其次,基于双目立体视觉测量理论,论述了测量系统标定、实时单点变形测量、散斑影像匹配、旋翼表面三维重建与三维动态变形可视化分析原理/方法;最后,在地面进行了模拟实测环境的仿真试验,实现了试验系统搭建、试验数据采集、处理与分析。试验结果证明,该方法可获得最大误差优于4 mm的定位测量精度,能很好地实现直升机旋翼三维动态变形测量,为飞行试验旋翼载荷测试数据分析等提供直观、可靠的数据与技术支撑。     

三维线性谐振子量子性运动图像的可视化探究

本文从量子力学中三维线性谐振子在直角坐标和球坐标系下的波函数出发,采用蒙特卡罗方法对空间概率函数进行了抽样,并采用Mathmatica软件对不同坐标系下谐振子运动的概率云图像进行了可视化呈现,进一步结合可视化图像对两种坐标系下不同量子数分解方式下得到的系统量子性运动特征进行了详细的对比研究,并从量子力学理论角度分析了对应的物理意义.     

量子力学可视化的计算机辅助表述——电子云、壳层结构以及共价键的三维重构

文章简要说明如何应用计算机三维重构技术 ,以MATLAB为开发工具研制成一个量子力学可视化的教学软件包中的一个重要组成部分———氢原子和多电子系统电子云、壳层结构和分子共价键的三维重构 .软件中所有形象表述都以量子力学的严格理论计算为基础 ,并且注意到量子力学不同寻常的基本概念的贯彻 .它们涉及到了单电子和多电子系统波函数的计算及其近似处理、密度矩阵的概念、斯莱特 (Slater)行列式等比较深入的数学物理问题     

运载火箭飞行力学环境虚拟试验及可视化系统设计与实现

运载火箭的飞行力学环境随着飞行过程不断发生变化,而当前无论是基于实物试验还是基于数值分析,火箭的飞行力学环境分析大多针对特定飞行状态和工况而无法给出动态变化信息,因此开展了飞行力学环境虚拟试验及可视化技术研究。基于特征代理模型采用Fortran语言设计了场数据快速预测算法,在采样数值仿真的基础上实现了火箭在大气飞行过程中的动态气动力与气动热环境虚拟试验;采用C++开发了实时分站载荷算法,实现了火箭飞行期间的载荷环境虚拟试验。开发了与运载火箭飞行仿真配合的总线通信接口,并基于EnSight开发了分布式动态可视化系统,通过共享内存的进程间通信方式实现了飞行力学环境的动态显示。结果表明,该系统可以给出火箭飞行力学环境的全局和关注点信息的动态变化,为飞行力学环境精细化分析和直观可视化研究提供了手段。     

基于数据驱动的航天器三维可视化系统设计

航天器数据庞大繁杂,为了给设计人员提供快速检验设计思想的便捷工具,对基于数据驱动的航天器三维可视化系统进行了研究。在分析航天器可视化系统特点的基础上,提出系统功能要求,继而提出了基于数据驱动的三维可视化系统构建方案,介绍了可视化系统组成、核心模块关系。在基于MFC框架及Vega Prime为主的开发的前提下,对系统模块划分进行了研究,给出模块功能和实现方案。为了提升系统展示效果,对消息缓冲与插值延迟、特效集成与驱动机制、相机管理和场景切换等关键技术提出了优化设计方案,使之更加适应航天器可视化展示需求。设计系统较传统可视化系统展示更为流畅,场景视角切换更为智能。系统已应用于多个航天器研发工作中,应用效果证明系统具有良好的通用性和实用性,具有一定的推广价值。     

基于蒙特卡罗模拟的三维氢原子电子云可视化

本文具体讨论了使用蒙特卡罗模拟对氢原子三维“电子云”进行可视化的方法.根据氢原子中电子的波函数,利用Mathematica软件和蒙特卡罗模拟方法,实现了不同能级的氢原子三维电子云的可视化,使人们对氢原子中电子的行为有更加直观的认识.同时本文也给出了基于蒙特卡罗方法的研究一般原子系统,包括有微扰系统的电子云图像的普适算法,可用于量子力学可视化课程资源的进一步开发.     

三维虚拟动态测量系统构建方法研究

针对传统二维测量系统存在测量精度较低、稳定性差的不足,提出一种基于数据交互的三维虚拟动态测量方法。该方法采用三维构型与总线技术同步耦合的工作方式,对三维测量系统中模型驱动的关键问题进行了研究,探讨了三维测量系统中数据交互解决方法的可行性,并将该方法应用于煤矿排水系统,完成了三维虚拟动态测量系统的开发。试验结果表明由该方法实现的三维虚拟动态测量系统具有运行稳定、操作简单、直观性强、可靠性高的优点,应用前景广阔。     

基于WIN API和OpenGL的激光光斑三维可视化及参数分析

研究了应用于激光参数分析中的两种三维可视化数据场算法,通过比较确定了一种适合于本应用的算法,即采用OpenGL中的图元三角形面片带,在WIN API下实现了激光光斑光强场的三维可视化和激光参数的计算显示,以及点剖切轮廓显示.设计了将这些功能集成的分析程序,其运行结果可靠,绘图速度快,计算准确.     

3D Visualization of the separated fluid flows

For the detailed investigation of the 3D unsteady incompressible viscous separated fluid flows around a sphere (for 200≤Re≤700) and a circular cylinder (for 200≤Re≤400) the direct numerical simulation and 3D visualization are used. For 3D visualization of the fluid flows around a sphere the definition of vortex core as a connected region containing two negative eigenvalues of theS ²+Ω ² tensor is used (whereS _i,j andΩ _ij are the rate of strain and the rate of rotation tensors). The formation mechanism of vortices in the sphere wake for Re=500 is described in detail. For 3D visualization of the fluid flows around a circular cylinder the 3D isosurfaces of the streamwise component of vorticity ω _x are used.     

基于改进蚁群算法的无人机动态航路规划

研究无人机航路规划,针对基本蚁群算法易于陷入局部最优、规划航路耗时长的问题,对基本蚁群算法进行了改进;引入航路点的动态自适应选择策略和信息素挥发因子动态自适应调整准则,有效克服了基本蚁群算法的不足,并对规划出的航路进行了平滑处理,使其更加满足无人机实际飞行需求。通过仿真分别规划出无人机在静态威胁和动态威胁中的航迹,仿真结果表明,与基本蚁群算法和遗传算法相比,改进的蚁群算法在两种飞行环境中均能规划出较优的航路。     

基于三维光谱角统计的光谱图像信息提取方法

提出了一种新的基于三维光谱角统计的光谱图像信息提取方法。通过对影像上横向、竖向和对角方向相邻像元间采用光谱角计算相似度,构成一个三维的信息统计模型。该模型反映了相邻像元间所代表物质的相似度,通过在统计模型中设置不同的阈值和提取不同轴向的切片,可以从影像中提取代表同种物质的均匀区域和边缘信息,用于监督分类中训练样本的采集。该统计方法与直方图、散点图等传统统计工具相比,鲁棒性和可靠性更高,提取的信息更丰富。     

基于某模型自由飞试验的测控与信息传输系统设计

针对模型自由飞试验的技术要求,设计了某模型自由飞试验使用的测控与信息传输系统,针对系统设计要点突破了多项关键问题,给出了系统关键点的设计方法和具体实现过程,并结合实例和仿真给出了相应的结果,通过地面试验对整个测控与信息传输系统的性能进行测试,包括地面及机载收发信机的接收灵敏度测试、系统时延测试等,试验结果表明,收发信机接收灵敏度及链路延时等指标都能满足模型自由飞试验的要求;对同类型系统设计有重要参考价值。     

三维花状氧化锌纳米材料的合成及其光催化性能

采用水热法,以硝酸锌[Zn(NO3)2.6H2O]和氨水(NH3.H2O)为原料制备了三维花状氧化锌纳米材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试方法研究了样品的成分、形貌和结构。研究结果显示:样品为六方纤锌矿结构的花状ZnO纳米材料。为了评估氧化锌纳米材料的光催化性能,进行了氧化锌纳米材料对有机染料甲基橙的光催化降解实验。实验结果表明,氧化锌纳米结构对甲基橙的光催化降解具有较好的催化作用,催化活性与氧化锌纳米结构的特殊形貌有关系。     

基于矢量夹角的三维物体识别

提出了一种基于局部描述符的物体识别算法.算法根据点云位置信息得到其矢量和曲率信息,根据形状索引提取特征点,在每个特征点根据矢量夹角把点云物体分割成不同的曲面片,每个矢量夹角曲面片通过一个二维直方图描述.该图显示了特征点与邻域之间法线矢量夹角对特征点法线矢量与特征点到邻域矢量之间夹角的出现频率.对于给定的一个物体,通过比对预测物体和模型物体的曲面片集描述,可得到潜在的对应模型物体,再通过迭代最近点算法,得到最终的识别结果.