样条插值

摘要： 在旋转导向钻井过程中需要根据井下实时获取的伽马成像图对钻头进行调整,但是钻井随钻测量数据的传输数量较少,单次所能传输的数据有限。为了获得连续的伽马值,使用三次样条插值和Akima插值两种方法分别对井周方向和深度方向的测量数据进行插值处理。使用LabVIEW软件对两种插值方法编程,绘制井深和井周方向上插值结果的曲线图和强度图。使用辽河油田某钻井数据对所编程序进行验证,结果表明,插值后所得到曲线和强度图能够准确地反映地层的信息,可为钻井导向和地层评价工作提供信息支持。

摘要： 针对传统无人机路径规划方法难以满足无人机在复杂山区环境应用这一缺点,提出一种基于蚁群算法并利用插值算法和容斥算法优化的无人机三维路径规划算法。通过无人机飞行约束条件和对蚁群算法的优化在所建立的三维空间中得到最优路径。利用二次、三次样条插值、容斥算法等优化算法对无人机路径优化,规划出一条更加平滑的便于无人机执行的最佳路径,并建立了无人机冲突约束,解决了无人机冲突。

摘要： 工程中很多细长杆件可以抽象为Euler-Bernoulli梁,分析其动态行为时需要对其进行柔性多体系统动力学建模.以绝对节点坐标参数为代表的几何非线性梁单元解决了大量柔性梁动力学问题,但仍然面临诸如剪切闭锁、节点应力不连续、计算效率低下等问题.鉴于此,以大变形梁虚功率方程为理论基础,建立了转动参数和位移参数间的转换方程,满足Euler-Bernoulli梁变形耦合关系,推导了这种情况下可描述梁几何非线性效应的广义应变;保证应力连续的情况下,采用样条插值实现单元间缩减自由度式组装;将边界节点部分参数替换为轴向应变和截面曲率,得到了更加准确简洁的施加外力的约束方式;对梁结构的运动方程进行降噪处理,来滤除高频分量,提高求解效率;并通过数值算例验证了所提单元的有效性.

摘要： 为解决复杂环境下六自由度机械臂的路径规划问题,提出一种基于采样规则目标导向设计、父节点重选的Biased-RRT修正算法.该算法在原目标偏置策略的基础上对随机采样点的选取规则进行重新设定,引导算法搜索树在尽可能向目标区域扩展的同时有效避开复杂障碍物.在节点扩展方面,依据新节点距离目标点的远近采用变步长扩展方式,即在距离远时选用大步长,加快搜索树扩展;进入目标区域后选用小步长,防止节点扩展陷入局部死循环.在路径优化方面,本算法通过引入基于路径代价最小的重选父节点操作及多余路径节点剔除操作,使规划出的路径相对优化.最后,利用3次样条插值技术为机械臂各关节规划出一条光滑、连续且无障的运动曲线.仿真结果表明,本算法可有效缩短路径规划时间、减少路径长度,较好地完成了复杂环境下六自由度机械臂的预期路径规划任务.

摘要： 为了确定复杂环境中移动机器人最优轨迹,提出了一种混合粒子群优化算法(IPSO-GOP).首先对粒子群优化算法进行改进,在算法运行的各个阶段对惯性权重进行自适应调整来增强粒子的搜索能力,并采用混沌变量对粒子进行扰动以提高收敛速度;其次,为了提高算法寻优能力,摆脱局部极小值并增加种群的多样性,引入遗传算法继承的多重交叉和变异两个进化算子(GOP)优化改进版本的粒子群算法(IPSO);最后,使用三次样条插值对该混合算法生成的路径进行平滑处理,得到无碰撞最短的几何连续路径.实验结果表明,多障碍物环境下IPSO-GOP算法减少了陷入局部最优的发生,加快了收敛速度;同时,与原粒子群优化算法(PSO)相比,该算法寻优能力显著,在路径规划问题上有明显的优势.

摘要： 为实现变姿态焊接过程的实时焊缝跟踪,提出基于机器人坐标系下绝对焊缝轨迹的实时跟踪算法.将线式激光传感器安装在机器人的法兰盘上,且位于焊枪运行的前方.焊接过程中,激光传感器连续采集焊缝位置信息,并结合手眼标定矩阵以及机器人实时姿态,将传感器采集的焊缝坐标转换到机器人基础坐标系下,从而形成空间绝对焊缝轨迹;再根据焊枪的当前位置与焊缝的空间绝对轨迹生成位置偏差.为了提高计算精度,提出采用三次非均匀有理B样条进行数据插值和检索;最后,将位置偏差变换到焊枪工具坐标系下进行实时修正.实验结果表明:该跟踪算法能够实现焊接机器人针对变姿态焊接过程的连续跟踪,跟踪过程平滑光顺,跟踪整体精度优于0.5 mm.基本满足焊缝实时跟踪应用的一般要求.

摘要： 针对面向增材制造的多尺度结构设计微结构之间材料连通性及尺度关联的问题,本文提出了基于自定义构型的子结构代理优化模型的宏微结构一体化设计方法.在该方法中,假设宏观结构由多个子结构构成,其子结构构型由相对密度等参数控制.利用设计域划分时子结构与宏观尺度比例关系,实现宏微结构尺度关联设计.在优化过程中,以子结构相对密度为优化设计变量,构建了以系列子结构为基础的自定义构型的微结构样本,设计了基于分段样条插值的代理优化模型,结合传统的优化准则建立了模型增材制造的宏微结构一体化设计框架,分析了代理模型的变量灵敏度及优化计算效率.通过计算实例,验证了所提方法的可行性及其所设计构型的可制造性.

摘要： 为了在利用或规避气泡的影响时能够估计获取介质中气泡的尺寸分布参数,需要考虑含气泡介质中,气泡的大小、分布和浓度对介质的物理特性以及在介质受到声波激励时呈现出的复杂声学特性的影响.通过综合分析非共振气泡对含气泡介质中的声频散、声衰减和声散射等声学特性的影响,得出仅考虑共振气泡影响是传统气泡分布参数线性声学反演方法的重要误差来源的结论.建立气泡群声散射数理模型并利用B样条插值求解不适定的逆散射问题方程,获得了正确的气泡分布参数反演结果,抑制了经典线性反演方法的"伪峰"问题.

摘要： 离散傅里叶变换在信号处理、谱分析、偏微分方程数值解等方面发挥着重要作用.常规快速傅里叶变换方法在离散化过程中会引起频谱混淆、边界效应等问题,基于高斯积分的快速傅里叶变换方法削弱了截断效应的影响,但同时也降低了计算效率.为此,提出了一种基于样条插值的傅里叶变换方法,其核心思想是将傅里叶变换积分离散为多个单元积分之和,每个单元内采用三次样条表征函数变化,最后累加离散的每个单元积分结果,得到最终傅里叶变换积分结果.该方法充分利用样条插值积分的高阶连续性及采样灵活性,同时单元积分可解析计算,为实现高效、高精度的傅里叶变换提供了一种新思路.设计高斯函数,通过一维和二维的正、反变换结果与解析解对比验证了该方法理论正确、计算精度高.设计连续介质模型,将基于样条插值的快速傅里叶变换应用于重磁场三维数值模拟,模型数值实验结果表明,该方法在连续介质重磁场数值模拟中降低了截断效应的影响,且计算精度高、效率高.实际数据应用结果证明了该方法的实用性.

摘要： 用样条插值方法,结合定积分的定义对垂直转距测量法进行改进,提高其效率.取22个近似圆盘状的器官,由质量和比重计算出"真实"体积;通过器官中心作垂直于器官某一面的两个同轴且相互垂直的随机截面,用铅笔将这些剖面轮廓描画在纸上;测量出轮廓线控制点的坐标;对测量得到的坐标用matlab进行样条插值,得到剖面轮廓线在已建立坐标系下横纵坐标的对应关系;根据定积分的定义,求出dx长的一段截面绕y轴旋转形成的旋转体的体积dv,然后对所有的dv求和,得到整个截面绕y轴旋转形成的旋转体的体积v;最后对由四个截面估计的体积取平均值,作为粒子的体积的无偏估计量.根据质量和比重计算出的"真实"体积为450±87 cm3(平均值±标准差),转距测量法估计的体积为459±95 cm3,对已知的4个截面用基于样条插值的垂直转距测量法估计的体积为502 cm3.结论:基于样条插值的垂直转距测量法估计粒子体积非常有效.

摘要： 基于动力学特性的轨迹规划是移动机器人的重要研究方向。本文基于受控动力学样条插值的方法，对移动机器人的轨迹规划问题进行初探。由多项式样条的特性可知，基于它得到的插值曲线有着很好的光滑性。本文设计了一种基于最优控制的受控动力学样条，用它作为基本插值曲线对动力学系统进行轨迹规划，并且可以通过改变输入的控制量方式来改变插值基本曲线的形式。这种基于样条插值的轨迹生成方法可以较好的满足系统动力学要求。

摘要： 针对AUV轨迹跟踪问题,利用3次样条插值方法将事先确定的航迹点规划成计划路径,利用视线导引法(Line of Sight,LOS),将AUV轨迹跟踪问题转换为航速控制和航迹控制问题,设计了基于增量式状态方程的MPC航向控制算法,实现了AUV轨迹跟踪控制.基于NPS AUV(Naval Postgraduate School,USA,Autonomous Underwater Vehicle)数学模型,设计了轨迹跟踪仿真案例,仿真结果表明,所提出的视线导引法与MPC(Model Predictive Control)结合的控制算法可有效解决AUV水下定深运动的轨迹跟踪控制问题,对AUV自主航行控制系统的开发具有较高的实用价值.

摘要： 侧扫声纳图像经地理编码处理后,生成的图像上有很多的裂缝.为了消除裂缝,本文首先分析了裂缝产生的原因,然后采用滑动平均法和样条插值对航迹数据进行处理,并通过实例验证,本文方法可以很好地消除图像裂缝.

摘要： 基于双网格双二次样条插值模型,建立了p-s热力学面上水和水蒸气温度和焓的快速计算方法.分别采用等差、等比和幂率三种非均匀网格划分方法实现对整个热力学面上热力性质的快速和精确表征,相比均匀网格大大节省了计算内存.针对热力性质曲面在饱和线处不可导的特点,采用曲面延拓方法虚拟两相区热力性质曲面,使样条函数在饱和线附近与IAPWS-95的一致性比IAPWS-IF97提高了2至5个量级.对不同网格搜寻算法的效率进行了测试,确定二分查找法为最佳的非均匀插值网格搜寻算法.计算结果表明,样条函数TSPL(p,s)和hSPL(p,s)计算精度比IAPWS-IF97高2至6个量级,计算速度是IAPWS-IF97的7.6至27.2倍.

摘要： 采用双网格双二次样条插值法,建立p-h 热力学面上水和水蒸气温度和熵的样条函数TSPL(p,h)和sSPL(p,h)。TSPL(p,h)的计算,将p-h 热力学面划分为五个子区,每个子区采用均匀网格,其中两相区简化为饱和线Tsat(p)的计算,并采用曲面延拓的方法对饱和线附近区域进行处理。sSPL (p,h)的计算无需分区,为保证全区域计算精度,采用等差和等比两种非均匀网格划分方法。测试表明,TSPL(p,h)的计算速度是TIF97(p,h)的18.4-23.5倍,计算精度比TIF97(p,h)高3 到4个数量级；采用非均匀网格对热力学面进行整体拟合,不仅可避免分区导致的区域边界数值不一致性,同时可减少网格数,节约计算机资源。

摘要： 采用双二次样条插值的方法,建立了水和水蒸气密度的双二次样条方程ρ S (p,T)。有效计算区域为:温度273.16 K到1073.15 K；压力0.001 MPa到100MPa，采用双网格技术样条模型,能达到很高计算精度,计算速度比IAPWS-IF97 快10-540倍。本文对热力学面进行整体拟合,避免了分区导致的区域边界数值不一致问题。

摘要： 本文旨在对川渝地区气温和降水的时空变化规律进行研究.rn 采用覆盖川渝地区的39个气象台站1980-1997年间的历史观测数据和川渝地区的地形图等基础数据，运用常规的统计分析和GIS技术为手段，探讨了GIS中各种插值方法，进而对区域气温和降水时空变化进行分析，揭示其时空变化的规律性.研究的结果表明：(1)对于本区域气温降水研究，采用样条插值方法的效果较好；(2)川渝地区的气温在时间和空间的差异大，80年代平均气温具有下降趋势。而90年代呈上升趋势，川东南的气温比川西北高原和川西南山地的平均气温要高；(3)川渝地区降水量在地域上分布不均，川东盆地东部和盆地西缘山地的降水量最高，东南区域次之，西北高原的降水较少；各地降水量也随时间发生一定的变化.

摘要： 针对影响紫外辐射照度计准确测量的3方面因素：光谱辐射照度标准灯的量值在传递过程中的准确度、紫外辐射照度计的余弦响应特性以及光谱匹配特性进行了研究。提出了3次样条插值方法和分3段曲线拟合模型，2种方法分别将一般内插法的相对偏差从1.24%降低到0.287%和0.27%。设计并构建了紫外辐射照度计余弦响应特性测试装置，对21种商用紫外辐射照度计做了余弦响应特性测试，提出余弦相对偏差补偿测试方法进行余弦修正。比较了标定与测量光源光谱失匹配条件下紫外辐射照度计测量结果的误差大小，通过计算光谱不匹配修正因子和光谱匹配特性凶子对测量结果进行修正。

摘要： 在无线图像传感器网络应用中,获得的图像分辨率往往较低,不能满足后续处理需求。本文通过对传输图像的直方图匹配、双线性插值、特征选择、特征匹配、仿射变换,以及后端的像素级融合,给出了一个适用于多传感器的图像融合算法。对初始图像的双线性插值和对互相关函数的样条插值,可以提高图像配准的精度,从而改进最终的图像融合结果。实验表明,该算法获得了较好的图像融合结果。

摘要： 本发明公开了一种基于T样条的气象传真图等值线插值方法，首先对气象传真图进行预处理，得到仅含等值线的图像；然后采用逐点筛选法对处理后的等值线进行采样，提取数据点；根据数据点建立T网格；最后使用T样条局部节点插值算法对图像进行插值，并将插值后的点拟合成曲线，形成插值后的等值线。本发明提高了运算速度和局部插值的能力，减少了误差的堆积和数据冗余。

摘要： 本发明涉及一种插值方法，尤其为一种基于样条函数插值算法的空间GIS插值方法，包括如下步骤：基于互联网海量的异构数据进行地理实体位置及属性信息抽取，并对半结构或非结构化数据进行结构化处理；采用TextRank算法提取地理文本数据；解析空间坐标数据，将地理实体位置与属性信息进行关联，实现地理实体数据文件的输出；按照基础地理信息分类标准对地理实体进行结构分类配置，进行点数据与面数据空间分析整合；本发明能够根据互联网的实时数据来快速分析自定义的地理区域，通过互联网地理实体信息与POI数据获取，直接生成规范的目标地理区域进行插值运算。

摘要： 本发明提出了一种基于三次B样条插值的三维网格模型拼接方法，属于三维图形技术领域。主要解决了现有三维网格模型拼接方法中存在的模型拼接精度低，拼接区域不够光滑、计算量大等缺点。本发明首先根据选定的三维网格模型，确定待拼接区域边界，识别并记录边界点集，利用三次B样条插值边界点集；然后对边界曲线进行双三次B样条曲面插值得到拼接区域连续曲面；最后，对拼接区域重采样，并对其三角化及光顺处理，以实现网格模型的无缝光滑拼接和融合。该方法适用于具有任何拼接边界的网格模型，利用现有三维模型，快速生成新模型，是几何模型编辑的一种基本操作，可以广泛地应用于医学、商业广告，动画娱乐，工业建模和制造等应用领域。

摘要： 本公开揭示了一种基于B样条插值的金属板应变测量方法，包括如下步骤：在被测金属板上涂抹均匀的散斑，作为信号采集时的标记点，对被测金属板进行拉伸实验，并采集金属板拉伸时标记点的图像信号；将所述标记点的图像信号转化为位移信号D(x，y)，其中，x表示标记点的横坐标，y表示标记点的纵坐标，原点可以任意设定；根据所述位移信号D(x，y)计算B样条基函数的一阶导数；利用所述B样条基函数的一阶导数分别对位移信号D(x，y)进行x和y方向的插值，从而获得被测金属板沿x方向和y方向的真实应变值。

摘要： 本发明涉及一种等高线生成方法及装置，属于地理信息系统领域，具体涉及一种基于张力样条插值的等高线生成方法及装置。本发明首先建立了基于Delaunay三角网的数字高程模型，改善了网形的形态。然后根据各种地形线、断裂线和地物符号对网形进行修正，从而保证了DTM根据实测数据最大程度地还原地形原貌。再根据这个精确的DTM追踪等高线继而保证了等高线的精度。最后，将等高线对地物符号的曲线多边形边界进行断开，较好地解决了等高线遇地物，特别是重叠地物和大面积地物的断开处理问题。本发明建立的DTM不仅能用于追踪等高线，还用于土石方计算和断面处理及工程设计等领域。所以，本发明在斜坡和道路等无需绘制等高线的区域也建立了高程模型。

摘要： 本发明公开了一种区域限定的改进三次B样条插值修补方法，包括步骤：获取至少一侧带有间隙开放孔洞的牲畜全局三维点云；寻找中轴平面，将牲畜全局三维点云左右侧对称划分左右两侧点云，对中轴平面进行拟合；将带有间隙开放孔洞的一侧点云投影到XOY平面中，得到投影后的点集，以块切片方式一侧点云上孔洞的上边界、下边界；计算出全局三维点云的孔洞的上边界U和下边界D；以块切片方式得到腹部点云的下边界，并计算出腹部最低点Down，在孔洞的上边界U的基础上加h得到Top，从而将待修补区域确定为[Down,Top]；将待修补区域点云沿X轴纵向切片，将切片投影到YOZ平面上，对投影点云进行有序化处理，设置插值点密度，采用三次B样条曲线插值方法完成修补。

摘要： 本发明涉及一种基于格林函数双调和样条插值热辐射效应校正方法及装置，其包括：获取气动光学热辐射退化图像，并对热辐射退化图像进行滤波处理，得到热辐射低频图像；对热辐射低频图像进行降采样处理，获取降采样图像中的采样点。对采样点使用基于格林函数双调和样条插值法拟合出插值曲面；将插值曲面输入预先建立的图像校正模型中，并使用交替迭代最小法求解出清晰图像及热辐射效应偏置场。本发明的方法算法运行速度较快，迭代次数相对较少，能够对热辐射退化图像进行有效的校正。

摘要： 本发明公开了一种基于参数样条曲线方程的增材制造打印轨迹推插值方法，所述方法包括以下步骤：步骤一、建立三维数据模型大曲率部位的参数三次样条曲线方程；步骤二、推导出参数曲线插值切矢量递推方程。本发明创造采用插值的方式对参数曲线的局部位置做进一步的细化，为增材制造设备打印头沿不规则连续曲线运行的轨迹规划提供了一种解决方案。在使用过程中通过控制参数分割Δμ：μ0μ1…μn，便可确定出相应数据点矢量Pi(i＝0,1,2,…,n)以及对应的切矢量P＇i(i＝0,1,2,…,n)，构造参数三次样条插值曲线对目标曲线做进一步的趋近，从而提高模型在大曲率部位的增材打印质量。

摘要： 本发明公开了一种地形自适应的机载LiDAR点云正则化薄板样条插值滤波方法，包括：步骤1、输入原始的机载激光雷达三维点云数据；步骤2、采用结合kd树和高程直方图的方法对三维点云数据进行去噪；步骤3、对去噪后的三维点云数据，使用二维区域生长方法获取插值参考点；步骤4、对插值参考点，基于DSM线特征对其进行优化；步骤5、对优化后的插值参考点，基于相对变异系数获取局部区域脚点高程波动程度，进行自适应地形的薄板样条插值，获取局部地形面的逼近模型作为滤波的分类面，对地面点和非地面点进行分割，并输出滤波后的点云。本发明的滤波方法受噪声影响小，对地形的细节特征保持较好，在多种地形数据下能够保持较稳定的滤波效果。

摘要： 本发明涉及一种基于格林函数双调和样条插值热辐射效应校正方法及装置，其包括：获取气动光学热辐射退化图像，并对热辐射退化图像进行滤波处理，得到热辐射低频图像；对热辐射低频图像进行降采样处理，获取降采样图像中的采样点。对采样点使用基于格林函数双调和样条插值法拟合出插值曲面；将插值曲面输入预先建立的图像校正模型中，并使用交替迭代最小法求解出清晰图像及热辐射效应偏置场。本发明的方法算法运行速度较快，迭代次数相对较少，能够对热辐射退化图像进行有效的校正。