摘要：随着工业领域数字化和智能化的发展,企业正面临着提高生产效率、降低生产成本、优化生产过程以及实现实时监控等挑战。数字孪生技术作为一种有效的解决方案,受到了广泛关注。然而,工业建设数字孪生过程中存在数据获取与整合、模型构建与更新以及实时性与精度等难点。为解决这些问题,提出了一种基于数字孪生的知识图谱概念-实例-模块结构设计方法。数字孪生知识图谱模型采用概念-实例-模块三层架构,概念层通过知识图谱建立全面有机的知识网络;实例层进行数字化建模,实现理论参数的真实再现;知识模块层则将前两层知识进行融合,形成功能模块,以实现全面监测和控制。这一模型能够对工业加工知识进行更为准确、细致的建模和分析,帮助企业实现数字化建模、精确仿真模拟、预测分析、异常检测等高级应用功能。

摘要：传统的服装动画制作方法依托于专业的布料仿真平台,需要美工或动画师编辑,时间和人力成本通常很高.通过半自动化的方法进行服装动画制作,只需要根据输入的高层参数,即可快速生成逼真的服装动画,不仅可以降低服装动画制作的技术门槛和创作成本,也有利于动画师更多地关注动画内容本身,进而得到丰富的动画效果.基于此,提出了一种基于变分自编码器的服装变形预测方法.首先,选取涵盖多种姿态的人体运动序列构建人体模型,并通过物理仿真的方式生成服装变形数据;其次,利用变分自编码器学习服装变形数据在隐空间上的概率分布模型,并引入拉普拉斯坐标变换保证生成服装的褶皱细节;然后,进一步在隐空间概率分布上引入约束条件控制服装的生成效果;最后,通过穿透修正获取逼真的服装变形效果.在AMASS数据集上基于不同体型、不同运动序列的数据开展实验,并从视觉预测效果和顶点偏移误差2个角度分析实验结果,结果表明,所提方法具有较小的服装重建误差,且可生成满足姿态、体型和时序等多种约束的服装变形效果,从而辅助动画师进行理想服装变形效果生成.

摘要：火焰动画在影视、动漫、游戏等领域有着广泛的应用,而逼真模拟细节丰富的多形态火焰动画一直是图形学研究领域的难点.以Level-Set曲面变形为基础,提出了将目标形态、路径约束和燃烧传播相结合的火焰蓝芯曲面演化模型,以此模拟沿路径的火焰蔓延、移动燃烧物等现象.并针对目前模拟中火焰细节不足的问题,引入修正的MacCormack高阶对流求解器;同时,采用烟密度演化曲线模拟燃烧过程中的烟雾生成,进一步提高火焰真实感.实验结果表明该方法能逼真模拟沿路径的火焰蔓延、移动燃烧物以及其他多形态且细节丰富的火焰动画.

摘要：针对现有牙颌有限元建模方法存在低效和缺乏个性化的缺点,提出一种参数化的牙颌有限元自动建模方法。通过实体造型技术对牙颌初始三维几何模型进行处理,生成牙周膜、牙槽的三维几何模型;根据齿列的配置参数和单元参数对牙颌模型进行网格划分;基于Ansys的参数化程序设计语言,开发了面向牙颌的有限元自动建模系统,并在真实的牙颌数据集上进行了建模实验。实验结果表明该系统能自动高效地生成个性化牙颌系统的有限元模型。

摘要：采用线性时不变系统把高维运动数据映射到低维状态空间;在低维状态空间中,定义了姿态之间的相似性度量;并采用误差平方和准则对时序的低维数据点集进行运动分割,分割点上的运动姿态被定义为关键帧.实验结果表明:该算法能够较好地提取出运动序列中的关键帧,并且这些关键帧能够很好地概括原始运动序列的内容.

摘要：针对投影图像与投影板运动之间不匹配的问题,研究了基于机器人运动控制的空间增强现实方法。首先,建立机器人和投影板的几何模型,并使投影板几何模型能在机器人模型末端的牵引下运动。其次,应用逆向运动学技术,根据设计的投影板运动轨迹计算机器人关节的运动轨迹,提出一种机器人同步控制方法,使投影板在机器人牵引下的运动轨迹与设计的运动轨迹一致。最后,根据投影板的运动轨迹设计图像内容,并用投影仪将图像投射到运动的投影板上。在由两台机器人、两块投影板和一台投影仪组成的系统上进行了实验,实验结果表明,提出的方法能根据设计的投影板运动轨迹精确地控制投影板的运动,且投影图像与投影板运动之间的匹配程度很好。

摘要：提出了一种运动数据重用的方法.采用偏移映射技术构建模型末端的位姿约束轨迹,该轨迹较好地保留了原始运动的特征;利用Unscented卡尔曼滤波方法求解约束,可以实时地生成与原始运动相似的新运动.实验结果表明,该方法可以生成满足不同模型和场景要求的多种运动,扩展了捕获数据的应用范围.

摘要：针对流场可视化当前视点下存在的遮挡与可能面临的非交互式环境的问题,提出一种最优视点选择方法.首先,根据当前视点下的流场行为和结构信息及可视投影的图像质量,利用信息理论概念进行最优视点综合性度量;其次,应用可视成像的相关性对视点间的相似性评估,以决定两视点间的最小重叠;最后,结合K均值聚类方法将相似视点归为一类,每一类中视点熵值最高的视点作为最具代表性的视点.应用各种流场数据集进行可视化最佳视点选择实验,给出了视点选择效果图、与其他方法的最优视点效果对比图以及选择过程的计算时间.实验结果表明,该方法能够自动、有效地进行最优视点选择.

摘要：为了有效地解决三维流场可视化中由于播种流线所产生的众所周知的遮挡和杂乱问题,呈现出清晰的流场模式与流场的重要特征,提出一种基于迭代最邻近点(ICP)与K均值聚类的流线提取算法.首先利用ICP算法实现流线间轮廓特征上的配准,并根据几何相似性进行排序;然后利用K均值聚类算法对流线分组;最后根据用户指定密度约简多余相似性流线,并以此结果重构矢量场来评价文中算法的精确度.将文中算法应用到多个数据集进行实验并与已有的流线分布的最新算法进行比较,结果表明,该算法能更有效地反映流场的关键特性,大大提高了三维流场数据集的可读性.

摘要：动漫制作中涉及到大量的流体动画特效,视觉逼真性是它们的基本追求.然而,传统的物理模型计算代价高、效率低且流体细节易丢失.针对这些问题,文中提出一种耦合几何特征的高精度流体动画生成方法,通过利用不同流体细节(如水面和水花)之间的相关性提高计算效率和计算精度.该方法首先建立几何模型,对流体表面易于产生流体细节的区域即细节敏感区域进行定位、量化和跟踪.然后将几何模型与高精度流体动画物理模型相耦合,通过将几何模型中的定位量化函数映射为粒子密度函数,以此调整物理模型中的粒子集,从而更有效地产生高精度的流体水面和水花等细节效果.实验结果表明,文中方法能够提高流体动画计算的效率和精度,高效地生成更具有视觉真实感的流体动画.