Ground-Based Cloud Using Exponential Entropy/Exponential Gray Entropy and UPSO

Objective and accurate classification model or method of cloud image is a prerequisite for accurate weather monitoring and forecast. Thus safety of aircraft taking off and landing and air flight can be guaranteed. Thresholding is a kind of simple and effective method of cloud classification. It can realize automated ground-based cloud detection and cloudage observation. The existing segmentation methods based on fixed threshold and single threshold cannot achieve good segmentation effect. Thus it is difficult to obtain the accurate result of cloud detection and cloudage observation. In view of the above-mentioned problems, multi-thresholding methods of ground-based cloud based on exponential entropy/exponential gray entropy and uniform searching particle swarm optimization （UPSO） are proposed. Exponential entropy and exponential gray entropy make up for the defects of undefined value and zero value in Shannon entropy. In addition, exponential gray entropy reflects the relative uniformity of gray levels within the cloud cluster and background cluster. Cloud regions and background regions of different gray level ranges can be distinguished more precisely using the multi-thresholding strategy. In order to reduce computational complexity of original exhaustive algorithm for multi-threshold selection, the UPSO algorithm is adopted. It can find the optimal thresholds quickly and accurately. As a result, the real-time processing of segmentation of groundbased cloud image can be realized. The experimental results show that, in comparison with the existing groundbased cloud image segmentation methods and multi-thresholding method based on maximum Shannon entropy, the proposed methods can extract the boundary shape, textures and details feature of cloud more clearly. Therefore, the accuracies of cloudage detection and morphology classification for ground-based cloud are both improved.     

面向快速原型制造的海量数据模型重建(英文)

根据已有实物的测量数据进行模型重建 ,在机械产品逆向建模、计算机视觉、基于二维轮廓数据的生物外形重建等领域中具有重要应用价值。随着坐标测量设备的发展 ,获取包含被测物体更多细节的海量数据已非常方便 ,但大量的测量点却给模型重建带来了困难。本文首先提出了精度可控的海量数据自动简化算法。为了提高算法的效率 ,文中提出了一个数据集空间划分策略。根据简化后的数据集 ,应用步进立方体方法重建模型的三角网格曲面表示。由于种种原因 ,重建的三角网格模型常常含有不希望有的孔洞。为此 ,本文给出了一个算法产生形状优化的三角片以修补网格模型中的孔洞。经过孔洞修补 ,完全封闭的三角网格模型可以直接输出为快速原型制造中广泛应用的 STL文件。应用实例说明了本文的方法的可行性     

AutoScan系列复杂零件自动化三维测量装备开发与应用

自动化三维测量可实现复杂零件的精度检测,为后续工艺优化提供基础数据,是保证航空航天领域复杂零件成形精度的关键技术,但应用时尚存在以下问题：其一,自动化三维测量视点规划仍以人工示教为主,规划效率低、效果差;其二,锻造成形等工业现场工况恶劣,易使系统预先标定的参数发生漂移,测量精度难以保证;其三,多视测量数据拼接仍主要采用标志点拼接的方式,过程繁琐,应用局限大;其四,在线自动化测量时受工装夹具等影响,测量点云中存在大量背景噪声,影响数据自动处理的精度与稳定性。针对上述难题,介绍了基于双目测头的自动化测量视点规划、基于耦合焦距比例约束的系统参数自标定、基于全局优化的多视测量数据拼接、基于自适应阈值迭代最近点（ICP）点云背景噪声自动去除等关键技术;在此基础上,研制了系列自动化三维测量装备,包括PowerVirtualPlan视点规划软件、PowerScan三维测量软件、iPoint3D数据处理软件的开发;最后,介绍自动化三维测量装备在航天航空等领域的工程应用情况。     

基于计算流体动力学数值模拟分析的旋风分离器优化设计

旋风分离器由于结构简单而机理复杂,广泛应用于环境除尘净化处理。为了提高旋风分离器的除尘净化效率,文章基于计算流体动力学（CFD）数值模拟方法分析了其工作过程,得到了内部气-固两相流的分布参数云图。针对这些参数分布云图,分析了它们产生的原因。为了提高除尘净化效率和节省能源,文章通过参数、边界条件的反复设定及模拟分析,确定了旋风分离器的最佳设计方案。本方案经过实际产品的有效运行取得了良好的效果。     

基于点云深度学习的对称结构空间目标相对位姿测量

针对对称结构空间目标相对位姿解算过程中点云误匹配带来的误差问题,提出一种基于点云深度学习的对称结构空间目标相对位姿测量方法。首先设计空间目标点云特征提取网络及关键点回归网络,将位姿测量问题转换为空间目标点云关键点回归问题,通过两个并行的回归网络分别输出空间目标平移向量和具有固定标签的目标点云三维边界框角点;其次利用具有连续稳定标签的角点求解目标姿态,可有效解决目标的对称结构导致的点云误配准问题;最后通过仿真数据集的实验表明,该方法相比于传统的点云配准方法有更高的准确率,能够精确求解具有对称结构的空间目标相对位姿。     

太空非合作遥感卫星三维重建点云的平面滤波方法

受太空环境光照条件弱、卫星高速运动、卫星表面纹理匮乏等因素的影响,太空非合作遥感卫星的三维重建点云中往往会存在大量噪声,给太空非合作目标的准确探测带来了非常不利的影响。文章以非合作遥感卫星的形状特征作为先验知识,提出一种三维重建点云的平面滤波方法。针对点云噪声的不同特点,首先利用统计分析滤波方法消除离群离散点噪声;其次,利用改进的区域生长聚类方法,分割出点云模型中的平面结构与离群点簇噪声;然后,分别用RANSAC算法和最小二乘法对平面结构进行滤波,并将平面结构附近的噪声点垂直投影至平面内,去除模型表面噪声。实验结果表明,该优化方法可以有效去除非合作遥感卫星三维重建点云中的大部分噪声,得到卫星平面结构的光滑点云数据。     

基于Vega的实时场景渲染技术研究

视景仿真因其能够帮助人们建立一个具有身临其境的沉浸感 ,能与复杂系统进行交互 ,并能促进构想与创造环境 ,而成为社会各个应用领域发展中不可或缺的高科技手段。Vega用于虚拟现实和实时视景仿真软件的开发 ,提供了快捷和很容易就可构造出复杂应用程序的手段 ,可以很好地实现视景仿真的实时场景渲染 ,使虚拟场景更加逼真 ,在视景仿真领域有着广泛的应用     

行星际磁云边界层中的电子分布函数特征

基于WIND 飞船观测的1995---2006 年间的磁云事件, 研究了磁云边界层中电子的流动图样, 以及电子速度分布函数的特点与电子加热和加速的关系, 得出以下结果. ①磁云边界层中存在的电子流动图样, 包括各向同性、双向流动和单向流动等. ② 相比于背景太阳风和磁云本体, 通常情况下磁云边界层中电子分布函数的核心热电子成分 (E<60eV) 增多, 超热电子成分 (E>60eV) 在沿磁场垂直方向上增多, 而在沿磁场平行或反平行方向以单方向增加为主, 此外, 还在近1/10 的磁云边界层中观测到了高能电子的明显增多. ③对比研究了磁云边界层与磁云驱动的激波对电子速度分布函数的调制作用, 经过激波, 电子分布函数的超热电子成分在各方向上都有增加, 不同于磁云边界层中在沿磁场平行或反平行方向上超热电子成分以单方向增加为主, 表明二者有不同的形成机制. ④考察了磁云边界层中的波活动增强和电子分布函数及离子流量增加的对应关系. 上述观测和对比分析进一步表明了磁云边界层是一种重要的动力学结构, 磁重联是一种可能的形成机制.     

结合等值面绘制与体绘制的电磁环境可视化方法

为提高现有的电磁环境三维可视化效果,提出一种将等值面绘制融合到光线投射体绘制中的网格投影算法。将等值面网格化,利用空间网格表现等值面并融合进体绘制生成的电磁环境图像中。将平面均匀网格平行投影到电磁环境体数据中具有同一数据值的数据采样点上,由此生成网格化的等值面。投影到体数据中的网格沿投射光线的反方向确定其对应于光线投射生成图像上的像素点,并将网格颜色值融合到此像素点中,实现融合绘制电磁环境。在统一计算设备架构(CUDA)下并行实现本文算法后,不仅电磁环境的绘制效果比融合前有提升,而且更新绘制速度能够达到实时,支持用户实时交互控制。     

星座设计中避免卫星碰撞问题的研究

随着小卫星技术的发展 ,越来越多的航天任务采用小卫星星座来完成 ,在星座的设计过程中需要考虑的因素众多。本文从星座运行的安全性角度 ,分析了星座中卫星发生碰撞的机会和碰撞概率 ,对星座中存在的卫星之间可能发生的碰撞问题进行了研究 ,并提出了解决方法