针对现有线结构光测量系统标定模型复杂、需要特制靶标等局限性,提出了一种新的线结构光测量系统标定方法。利用精密导轨运载平面靶标沿着空间一个方向至少运动两次,创建一组在激光平面上的平行特征线。根据消隐点的原理,建立新的数学模型,可以标定成像像素与运动方向上一维信息的直接对应关系。改变导轨运动方向,另外两个空间正交方向上的像素-维度对应关系同样可以得到。与传统标定方法相比,所提标定方法无需标定系统多组空间关系,简化了传统标定过程,减少了误差的积累。另外,靶标可为普通平面,避免了特制靶标的制造困难。实验结果表明,所提方法测量结果均方根误差(RMSE)为0.0359 mm,平均绝对误差(MAE)为0.0306 mm,可以有效用于线结构光三维(3D)测量。

溶洞表面具有复杂、不规则性,现有的诸多的建模方法都是按照统一分辨率来进行三维重建,但是在三维重建过程中效率很低,且模型文件过大,对后续专业应用造成了很大困难,因此提出了一种基于三维激光点云特征线提取的技术,并针对溶洞进行了多分辨率三维重建。首先,采用改进邻近点几何特征提取溶洞特征值,增加法向量角作为检测特征点的参数;其次,用社会粒子群(SPSO)算法与模糊C-均值(FCM)聚类算法实现点云分类;再次,采用折线生长方法将特征点连接成特征线,并将其投影到三维点云上;最后,利用分类后的点云按照不同分辨率建模,实现高精度、高质量、高效率溶洞三维重建。实验结果表明,该方法可以按照不同分辨率进行建模,减少了三维重建后模型的数据量,提高了三维重建效率,在溶洞三维重建方面具有较高的实用价值。

点云特征线提取是点云模型重构的基础, 国内外对此从边缘检测、特征线跟踪和面域分析等方面展开了研究, 但由于存在模型多样性、点云数据噪声和不完整性、特征复杂性等问题, 看似简单的特征线自动化提取很难实现。从曲率突变点隐含了点云特征线这一论断出发, 借鉴图像处理中的区域分割和边缘检测思想, 提出了特征线提取中的聚类、细化、分段和排序方案。在具体实现中分别提出了基于连通区域聚类的备选点集分离算法, 基于局部影响区域腐蚀的点集细化算法, 以及基于组合搜索准则和主成分分析(PCA)双向搜索的特征线分支截断和排序算法。在对比实验中, 确定了算法关键参数曲率突变点比例w和方向夹角阈值θT的推荐值, 并与类似算法对比能提取更多的特征点; 在模型实验中, 简单几何模型的特征线提取正确率达到了100%, 复杂机械零件模型和艺术品模型的特征线提取正确率均达到了85%以上, 取得了预想的棱线和特征轮廓线提取效果。算法具有通用性和可扩展性, 通过程序优化可获得更好的特征提取效果。

提出了一种特征线提取方法,该方法包含边界线和折边的提取,边界线的提取主要根据邻近投影点相邻向量夹角来实现,折边的提取主要利用邻近点向量聚类情况来实现。通过采集不同类型目标物点云数据,验证了所提方法的有效性。

提出一种非结构化点云特征线提取方法,其过程主要分为区域分割和特征检测两个阶段。在区域分割阶段,引入社会粒子群优化模糊C-均值聚类算法对点云数据进行区域聚类,得到边界清晰的各个分区,便于后续边界特征的提取;在特征检测阶段,对各个分区进行局部径向基函数曲面重构,以获取各个分区内采样点的曲率信息。提出基于平均曲率计算的局部特征权值,并通过局部特征权值和曲率极值法对特征点进行双重检测。并通过建立特征点的最小生成树构建特征曲线。对不同点云模型进行特征线提取实验,结果表明,本文方法既能够提取点云模型中的显著特征和尖锐特征,也能够很好地提取特征强度变化的曲线特征。

KYCORE程序是中国核动力研究设计院开发的径向MOC（特征线方法）与轴向SN耦合三维中子输运程序。KYCORE将二维MOC与一维SN通过角通量实现高精度耦合,并通过粗网有限差分实现快速收敛,是目前可工程化应用于三维中子输运计算中精度最高的方法之一。介绍了2D/1D计算与加速理论,并通过与蒙特卡罗程序的计算对比,数值验证了KYCORE三维中子计算的准确性与高效性。

PANDA是上海核工程研究设计院研发的压水堆组件计算程序。该程序采用基于特征线方法（MOC）的一步化计算流程,即在不引入能群压缩和栅元均匀化的情况下直接进行组件层面的两维非均匀输运计算。多群数据库采用基于ENDF/B-VI制作的70群结构中子数据库,基于ENDF/B-VII的新版数据库也正在开发中。共振自屏计算采用了空间相关丹可夫方法（SDDM）,既具备燃料芯块分区计算的能力,又保留了传统Stamm’ler方法的计算效率。多群非均匀输运计算采用二维模块化MOC方法,并辅以双重粗网有限差分(CMFD)加速技术,具有良好的计算精度和效率。对传统线性子链解析（TTA）方法以及多种矩阵指数方法进行了研究,选取了适合PANDA程序燃耗链的燃耗方程求解技术。基于以上基本模型开发了PANDA程序,并从程序模块、总体集成和核设计程序系统确认等三个层面,初步验证了PANDA程序的计算性能,表明了PANDA程序的工程设计计算能力。

针对先进核反应堆中结构复杂的燃料组件, 中国核动力研究设计院开发了先进中子学栅格中子学程序KYLIN-2, 该程序采用子群方法进行共振处理, 采用特征线方法(MOC) 进行复杂几何中子输运计算, 并利用采用广义粗网格有限差分加速方法(GCMFD) 来加速中子输运求解流程, 采用基于改进预估校正临界-燃耗迭代方法(PPC) 的切比雪夫方法求解复杂燃耗链, 同时, 为了方便用户使用, 开发形成了支持复杂组件图形化建模工具和后处理显示工具。通过初步的数值检验, 针对典型压水堆燃料组件, KYLIN-2具有较高的计算精度, 满足工程使用需求。

探索海量的M型恒星中具有磁活动、 巨星等较特殊、 稀有的天体, 对于后续观测、 银河系结构、 演化等科学研究具有重要的意义, 针对M型恒星光谱特征线出现在子空间中的局部偏离, 设计并实现了晚型恒星离群数据挖掘系统。 首先采用稀疏因子和稀疏度系数度量样本在属性空间上的分布特征, 并在此基础上对M型恒星光谱特征线进行离散化、 降维等预处理, 获得光谱子空间; 然后采用微粒群算法搜索离群子空间, 并证认子空间内光谱是否离群; 此外, 选择SDSS M型光谱特征线指数集为样本, 实验分析了稀疏因子和稀疏度系数的设置对离群结果的影响, 并将离群挖掘结果与SDSS提供光谱型等参数对照, 表明利用该系统实现晚型恒星光谱特征线局部离群数据挖掘是可行并有价值的。

采用信息熵思想, 给出一种基于属性权值和wk-距离的异常天体光谱特征线挖掘方法, 并开发了天体光谱异常特征线挖掘系统。 首先采用信息熵思想计算天体光谱特征线属性权值, 从而有效地刻画每条特征线的重要程度; 其次采用邻域半径的剪枝技术, 对海量天体光谱特征线数据集约简, 删除不可能成为异常的数据对象, 形成一个候选异常数据集; 然后根据离候选异常数据中对象之间的偏差, 计算wk-距离和, 并选取wk-距离和较大的前TOP-NN个数据对象作为天文光谱异常特征线数据; 最后采用SDSS恒星光谱特征线数据集, 实验和系统运行结果验证了该方法的有效性和可行性。