八叉树

摘要： 随着计算机应用领域的扩大,使用建立血栓形成机制计算模型或计算机软件模拟血栓形成过程逐渐成为血栓研究的热点。本文提出了一个基于笛卡尔自适应细化网格的混合计算模型用于模拟初期血栓的形成。计算模型中利用水平集方法的运动界面追踪功能对初期血栓的形态和生长过程进行建模,采用网格细化和局部水平集方法实现建模网格的自适应细化,提高水平集方法的计算效率。计算模型被应用于狭窄血管中初期血栓形成的仿真实验,仿真结果显示的血管狭窄对血小板聚集的影响与相关研究的动物实验结果一致;并且,自适应细化网格有效降低了实验过程中因界面形态复杂化增加的网格数量。

摘要： 外科机器人手术发展迅猛,从1992年第一台机器人手术系统到2008年,国内高江平教授与国外Bladou教授共同完成国内首例通过控制机器人手臂实现“达芬奇机器人”腹腔镜前列腺癌根治手术。围绕MoveIt!功能包来实现对视觉数据的处理和对机械臂运动的控制,采用八叉树建图的方式,深度相机实时检测到机械臂周围环境的变化,当出现动态障碍物时,能够检测到障碍物的存在,达到动态避障的效果。避免机械臂出现碰撞事件的发生。

摘要： 针对传统烟花算法进行室内服务机器人路径规划存在的随机性较大及易陷入局部最优等问题,文中提出一种在全局静态已知环境下的改进烟花算法(IFWA)。首先,在传统烟花算法(FWA)的基础上,IFWA将当前路径节点与上一路径点的位置信息作为适用度函数,引入惩罚函数筛除落在障碍物区域的火花,降低子代火花的随机性,进一步减少路径代价;然后,针对FWA路径规划过程存在的局部最优问题,将非零因子β引入爆炸半径中,避免最优烟火花爆炸半径为0;最后,引入“八叉树”避障策略,以解决烟花算法路径规划中出现的路径穿过障碍物问题。通过Matlab进行IFWA、FWA与蚁群算法的对比仿真实验,结果验证了IFWA的可行性和优越性。该算法可避免出现随机性大及局部最优问题,能够有效提高室内服务机器人路径规划的效率。

摘要： 对于在室外小范围(如公园、工业园区)运行的移动机器人,为控制成本,在不借助其他定位装置仅依靠激光雷达的情况下进行定位导航,单线激光雷达无法在未知的环境下对实际环境进行真实建图与定位,建立出的栅格地图无法描述真实的外部环境;适用于室外的多线激光雷达发出的点云数据虽可描述出复杂的室外环境,但其建立的点云地图无法直接用于导航。故本文提出一种借助多线激光雷达基于八叉树地图的室外导航算法,将点云地图压缩成八叉树地图,进一步转化成栅格地图,并提取栅格地图信息,为ROS中导航包提供相应的必要信息,从而实现室外导航避障功能。实验表明该算法可成功将周围环境以栅格地图形式进行描述,并发送出激光点信息完成室外导航。

摘要： 在参考谷歌文件系统分布式处理技术基础上,利用三维空间下八叉树结构与编码的快速空间定位机制,实现对三维地震数据的分块存储;采用中间文件形式进行子块切分与传输,减少本地时间开销;同时实现了基于地震道的一级缓存和基于子块的二级缓存,提升了数据访问效率。进一步基于分布式八叉树结构,设计实现了地震属性的分布式映射归并计算方法。研究方法为大数据背景下三维数据体的高效存储与处理分析提供了技术支持。

摘要： 使用距离地面较远的机载激光扫描获取运动图像边界信息数据,得到的数据点密度较低,无法精细提取运动图像边界信息,因此设计一种激光扫描点云中运动图像边界信息提取方法。首先获取激光扫描点云运动图像,对其中的三维激光扫描仪、惯性测量单元等装置进行组合并设置相关的参数,并对激光扫描点云得到的数据预处理,使用八叉树建立离散点之间的关系,通过点云体素化完成去噪,最后通过地物聚类完成运动图像特征点云三维信息的提取。实验结果表明,所设计方法提取准确性较高,完整性较好,提取质量效果较佳,均超过了97%,具有较好的提取效果。

摘要： 从旋翼的旋转运动和旋涡环绕流场特点出发,探讨了流场计算中的双网格建模方法,即采用结构化贴体网格随桨叶一起运动,采用背景网格的自适应加密模拟旋涡的空间演化。发展了块结构化的背景笛卡尔网格生成方法,网格以块为单位进行加密或稀疏变化,所有网格块的网格维数相同,采用八叉树数据结构和空间填充Z曲线进行管理,满足自适应加密和并行分区的需求。采用该方法对UH-60A旋翼进行了网格建模,在以桨叶贴体网格为输入的前提下自动生成了初始笛卡尔背景网格,同时针对旋翼的悬停和前飞状态流场,分别采用Landgrebe和Beddoes尾迹模型为网格加密提供线索。在此基础上对空间背景网格进行了自适应加密,最大允许网格加密层次为9层,桨尖涡目标区域的网格尺度为0.01倍弦长。结果表明,当前笛卡尔自适应网格方法足够灵活,能够根据桨尖涡位置变化进行网格加密或稀疏操作,自适应网格加密受最大加密层次、目标加密区域的大小和目标区域的网格间距等因素决定。本文的自适应方法具有网格调整效率高的特点,在提高非定常桨尖涡模拟精度方面有一定的应用前景。

摘要： 光线追踪是常用的绘制技术之一,由于能够方便的模拟生成复杂光照效果,生成高质量图像,在很多领域都有着广泛的应用。光线追踪渲染的主要运算操作耗费在光线与场景相交的判断上,可以在两个方面提升效率,一是通过建立某种空间组织结构来加速相交计算过程;另一种方式是通过并行计算模式,结合硬件来实现同时计算。首先介绍了并行计算在光线追踪计算中的作用;接着介绍了并行计算及GPU计算的一些重要概念;然后介绍了常用的加速结构及实现原理,以及基于表面积的启发式算法;再接下来进行了基于加速结构和CUDA的射线追踪算法的并行化实现及效率测试,最后进行相关分析和总结。

摘要： 为充分发挥增材制造技术的体素级成型优势,实现多材料/多色彩模型的快速成型,提出一种彩色模型高精度体素化算法。该算法均匀细分三角面片,生成足够密集的点云数据,确保较小体素阈值对应的体素模型的表面能够完全封闭。针对模型包围盒形状对体素模型精度的影响,在八叉树体素化表示的基础上,提出了基于边长比值的体素线性细分方法,极大地提高了体素模型的表面精度。通过编程实例证明了该算法能够实现三维彩色模型的高分辨率体素化,体素化模型满足聚合物喷射工艺的精度需求。

摘要： 针对大规模三维空间数据,多细节层次的表达以及三维瓦片的构建是近年来三维GIS研究的热点.本文在研究Cesium的3DTiles数据规范基础之上,基于八叉树数据结构对三维空间数据进行场景分割,并基于此规范生成瓦片数据、瓦片索引文件.实验证明,本文构建的三维瓦片能够满足模型和点云在Cesium快速可视化的要求.

摘要： 针对IFC结合数据库的空间查询局限性,利用八叉树对IFC进行精细化索引,建立基于八叉树的IFC数据库空间查询技术.首先搭建传统IFC数据库,采集完整BIM信息.然后利用空间定位技术八叉树对IFC数据进行切分和编码,与IFC数据建立关联关系.在此基础上对仅包含技术信息的IFC数据库进行优化,建立了空间索引,使得IFC数据库具有空间查询的能力,实现IFC数据的精细化管理.

摘要： 针对传统的细节裁剪算法,处理粒度为面片级,无法在规定时间内快速处理顶点、面片规模数以亿计的流程工厂模型的问题,提出一种基于八叉树的大规模流程工厂模型细节裁剪算法,用于解决传统细节裁剪效率低下的问题,以保证较高的交互帧率.该方法依据组成流程工厂模型的构件体素特征以及空间特征,提出用于量化构件大小的占屏值,并结合建立的八叉场景树,依据所述占屏值近似估算一系列构件投影至屏幕所占据的像素点数量上限,从而快速判断是否裁剪.实验结果表明,所提算法简单有效,与现今主流的漫游软件在加载具有10000根管线的工厂模型后进行对比,其帧率至少提升50％,显著提升了平台的交互流畅度,对流程工厂行业以及图形平台整体的设计水平的提升有积极的意义.

摘要： 基于八叉树数据结构,开发出了一种新的自适应网格剖分算法.通过设定一些剖分停止条件产生非平衡树,处理PLY文件模型得到简单非均匀正方体网格,从而能对复杂模型的复杂形状部位进行自适应的深度剖分.借用vtk软件系统完成了网格图形的显示,并与图形原始文件进行对比,程序能较好地表示图形形状轮廓.

摘要： 针对传统的二维GIS的索引机制不能满足三维空间数据索引的问题,特研究三维空间数据索引的方法,详细介绍八叉树空间索引的算法.通过对比各类三维空间索引技术,指出八叉树空间索引比较适合建立在三维空间数据库中.并描述了基于JavaScript语言,运用Microsoft Visual Studio2008软件,可在浏览器端查看利用八叉树结构建立的空问索引.最后,通过具体实例表明:利用八叉树建立三维空间索引是可行、高效的.

摘要： 本文提出了一种基于包围盒测试与空间分解方法相结合的新的碰撞检测算法,用于解决布料模拟中的碰撞检测问题.一个足够大的包含布料网格的立方体空间被划分为含有不同大小单元的八叉树空间,布料网格的运动三角形面片根据它们与八叉树子空间的空间位置关系注册到对应的单元当中.用一个统计学的划分标准来控制划分过程.本文利用8位掩码快速注册三角形的位置,三角形-三角形的碰撞测试将在同一个子空间各元素之间进行.本算法还利用了包围盒方法剔出不碰撞的三角形对.如果包围盒发生碰撞,再进行两个相关三角形的测试.实验证实本文算法在时间和空间复杂度方面都有很高的效率.

摘要： 在八叉树建模的基础上,利用遗传算法进行无人机三维空间的路径规划通过对障碍物的预处理进行八叉数建模,并对其进行编码,通过寻找初始路径算法得出初始航线集后对初始航线集进行优化,然后进行遗传算法操作,得出最终航线后进行分析,使路径更接近最优.

摘要： 物理光学(PO)方法是求解电磁散射问题的一种高频近似解法，它计算速度快、消耗内存少，被广泛应用于计算光学区电大尺寸目标的散射问题。然而，PO法认为散射体阴影区内电磁场强度为零，使得在PO算法执行之前需要进行一次自动遮挡识别的操作，严重影响了PO法的执行效率。为了能够减少遮挡识别操作对PO方法效率的影响，本文提出了一种利用八叉树结构加速多重遮挡识别的算法，它采用“分而治之”的思想，将目标按空间位置进行分组，来实现对多重遮挡识别进行加速的目的。数值结果表明，八叉树结构极大地加快了多重遮挡识别的操作，且具有良好的数值稳定性。

摘要： 针对目前三维重构算法获取的模型效果和时间代价之间的矛盾关系,提出了一种基于图像中轮廓和纹理信息的三维重构方法。该方法以一组已标定的彩色图像作为输入,首先提取其侧影轮廓线,然后采用八叉树结构提高剖分速度,获取初始粗糙模型,再利用相邻图像之间的纹理一致性,使用多相关优化算法对粗糙模型进行处理，最终在轮廓和纹理信息的双重作用下,得到物体较为精确的三维模型。实验结果表明该重构方法能够在建模效果和建模时间之间获取较好平衡。

摘要： 随着计算机图形学和虚拟现实技术的发展,场景的实时渲染逐步成为计算机图形学中一个令人关注的重要问题.同时,各种高沉浸感虚拟现实环境的出现使得多场景的协同实时渲染成为必要.本文提出并实现了一个协同渲染环境,并对其中采用的场景管理技术进行研究,采用了八叉树和场景树相结合的方法对场景中的静态和动态实体分别进行管理,以此为基础,实施了场景管理与绘制相分离的策略.实践证明,利用这种场景管理的思想,结合通信机制,能实现多场景间的协同实时渲染,从而验证了这种场景管理思想的有效性.

摘要： 详细回顾了逆向工程中点云数据压缩算法的国内外研究现状,并从大量的数据重建模型所带来的问题比如计算复杂,时间长,占用大量的内存空间等方面比较各种已有算法的优势,具体论述了它们的应用范围,并基于数据点的排列方式上指出每种方法的局限性,进而在已有八叉树的均匀细分方法的基础上提出了利用三维网格进行数据精简的八叉树非均匀细分方法,保证保留任何形式的边界数据点,提高压缩后数据点的精度,最后给出了流程图。

摘要： 用于使用平面编码模式来编码点云数据的方法和设备。平面编码模式可以使用平面模式标志而被信号通知，以信号通知体积是平面的。平面体积在平面的一个侧面上具有它全部已占用的孩子节点，该平面将体积平分。平面位置标志可以以信号通知体积的哪个侧面被占用。平面性可以被确定，并且关于水平平面、垂直平面等而以信号通知。占用位可以被推测为平面编码模式信号通知的结果。

摘要： 使用平面编码模式对点云数据进行编码的方法和设备。平面编码模式可以在平面模式标志中用信号表示体积是平面的。平面体积的所有被占用子节点都位于将体积一分为二的平面的一侧。平面定位标志可以用信号表示体积的哪一侧被占用。熵编码可用于编码平面模式标志和/或平面定位标志。用于编码的上下文确定可以考虑以下一项或多项：包含该体积的父级体积是否是占用的平面，在父级深度处的邻居体积的占用，该体积与在与该体积相同深度处的、最接近的、已编码的被占用体积之间的距离，最接近的、已编码的被占用体积的平面位置(如果有的话)以及该体积在父级体积内的位置。

摘要： 本发明涉及一种基于八叉树区域生长的焊接路径提取方法，包括如下步骤：取焊接图，通过基于K‑近邻搜索的法向量估计算法，计算每个点的法向量，计算出K个近邻点的协方差矩阵，再采用如下主成分分析法计算出协方差矩阵的最小特征值对应的特征向量即为估计的法向量。利用八叉树体素化点云。通过激光扫描仪测距和允许的近邻点最大角度偏差，得出实际需要计算的邻域点个数。划分的体素格大小需要保证准确包含所有的邻域点。采用剩余阈值作为八叉树终止划分的依据。基于三维点云算法得到焊缝，通过八叉树的区域生长算法划分出焊缝所在区域，并提取轮廓，得到焊缝的形态，对获取的工件点云进行区域划分并提取焊缝形态。

摘要： 本发明公开了一种基于GPU的八叉树布尔运算加速求交方法，利用Delaunay三角剖分算法分别对两个三维模型进行三角化处理，并对所有面片生成一个OBB包围盒，在OBB包围盒上通过递归的方式建立八叉树的数据结构，对三维模型中的三角面片进行存储，通过GPU的多线程并行对叶子节点中的三角面片进行判断，若两个三维模型的三角面片均处于同一个叶子节点中，则输出两个三维模型的三角面片对，通过计算三角面片间距离的方式判断两个三角面片是否存在相交，本方法易于实现，是一种将GPU的良好并行性与八叉树简单的数据结构相结合的的方法，该方法仅考虑了可能存在相交的三角面片对，对于较大三维模型的布尔运算能够快速剔除大部分不相交的三角面片对。

摘要： 本发明公开了一种基于八叉树和PointNet++网络的大规模点云分割方法，包括步骤如下：获取物体原始的大规模三维点云数据；在PointNet++网络的输入端和输出端分别加入若干层八叉树模块，实现构建点云分割模型；将大规模点云数据输入点云分割模型进行迭代训练，先利用八叉树模块对大规模三维点云数据进行空间体素划分，提取特征点使大规模三维点云数据转化为小规模三维点云数据，然后输入PointNet++网络对点云数据进行分割，最后将分割的标记信息再通过八叉树模块在相同空间体素中进行共享，将分割结果还原回原始大规模三维点云数据；将待分割的大规模三维点云数据输入训练好的点云分割模型，实现对大规模三维点云数据进行自动化分割。

摘要： 本发明公开了一种基于八叉树的局部异向性搜索椭球体动态建模方法，包括：设定约束条件并基于待测矿体构建矿体八叉树模型；基于约束条件对矿体八叉树模型进行剖分，获得若干个子空间并在每个子空间内生成局部异向性搜索椭球体模型。本发明在研究区范围较大或矿体形态复杂的情况下，通过八叉树模型对研究空间进行合理划分，实现了对海量局部异向性搜索椭球体进行合理高效的组织和管理，减少了建模的过程中存储空间浪费和效率低下的问题，从而提高地质统计学储量估算方法的适用性和实用性。

摘要： 本发明公开了基于八叉树对模型的加载优化方法、装置及介质，具体包括以下步骤：步骤一、模型导入；步骤二、分割匹配设定；步骤三、数据传输；步骤四、模型组建，本发明涉及模型加载技术领域。该基于八叉树对模型的加载优化方法、装置及介质，利用八叉树存储的方式对待加载模型进行存储，并根据待加载模型的子目录文件进行包含设定数据点的正方体数据块分割，并进行数据块位置标记，节省储存空间的同时，降低运算资源，且使用二分法查找子目录包含数据点，定位迅速，在定位到所有子目录信息后，以正方体数据块的形式进行数据传输，保证传输速度的同时，由整化散进行传输，再由散归整实现模型的迅速加载。

摘要： 本说明实施例公开了一种八叉树处理方法、装置、设备及介质，八叉树处理方法包括：获取八叉树结构；若所述八叉树结构具有多层节点，则从所述八叉树结构的第二层节点开始，依次对所述八叉树结构的各层节点进行重排，以使：除最后一层节点外，对所述八叉树结构的任一个节点，该节点中排序靠前的位置对应的子节点，位于该节点中排序靠后的位置对应的子节点之前；以及，除最后一层外，若所述八叉树结构的任一层有多个节点，则对该层中的任两个节点，排序靠前的节点的子节点，位于排序靠后的节点的子节点之前。

摘要： 本发明提供了一种基于八叉树搜索反光柱的机器人全局定位方法及系统，属于机器人定位技术领域，对反光柱全局地图中的反光柱进行一次遍历，提取满足需求的反光柱三角形，并存储到八叉树数据结构中；遍历当前观测到的反光柱局部地图形成的反光柱三角形，利用八叉树快速搜索全局地图中与之相同的反光柱三角形；根据八叉树搜索的结果，利用三边定位算法计算当前机器人位姿，并根据当前机器人位姿校验当前观测到的其余反光柱是否与全局地图匹配，如是，则利用所有匹配成功的反光柱更新机器人位姿，否则，判定机器人位姿错误；本发明能够有效地提高基于反光柱的机器人全局定位的速度和准确性。

摘要： 本发明提供的八叉树网格逐层负载均衡方法，涉及负载均衡方法，通过两组八叉树将自适应与负载均衡解耦，一组以树形数据结构存储八叉树所有节点，负责八叉树的自适应功能；另一组以一维数组方式存储八叉树叶节点几何信息，负责逐层负载均衡功能。通过原始八叉树与实际八叉树实现八叉树的自适应与逐层负载均衡，且自适应功能不受限制，并行性能不受限制，同时完全分布式，理论上对并行规模无限制，并行效率高。