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基于改进遗传算法的无人机路径规划 被引量:79
1
作者 黄书召 田军委 +2 位作者 乔路 王沁 苏宇 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2021年第2期390-397,共8页
针对传统遗传算法收敛速度慢、容易陷入局部最优、规划路径不够平滑、代价高等问题,提出了一种基于改进遗传算法的无人机(UAV)路径规划方法,该算法对遗传算法的选择算子、交叉算子和变异算子进行改进,从而规划出平滑、可飞的路径。首先... 针对传统遗传算法收敛速度慢、容易陷入局部最优、规划路径不够平滑、代价高等问题,提出了一种基于改进遗传算法的无人机(UAV)路径规划方法,该算法对遗传算法的选择算子、交叉算子和变异算子进行改进,从而规划出平滑、可飞的路径。首先,建立适合UAV田间信息获取的环境模型,并考虑UAV的目标函数与约束条件以建立适合本场景的更为复杂、精确的数学模型;然后,提出了混合无重串选择算子、非对称映射交叉算子和启发式多次变异算子,寻找最优路径以及扩大种群搜索范围;最后,采用三次B样条曲线对规划出的路径进行平滑,得到平滑的飞行路径,并且减少了算法的计算时间。实验结果表明,与传统遗传算法相比,所提算法的代价值降低了68%,收敛迭代次数减少了67%;相较蚁群优化(ACO)算法,其代价值降低了55%,收敛迭代次数减少了58%。通过大量对比实验得出,当交叉率的值为(1/染色体长度)时,算法的收敛效果最好。在不同环境下进行算法性能测试,结果表明所提算法具有很好的环境适应性,适合于复杂环境下的路径规划。 展开更多
关键词 遗传算法 无人机 交叉算子 b样条曲线 路径规划
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智能车辆自由换道模型研究 被引量:57
2
作者 李玮 高德芝 段建民 《公路交通科技》 CAS CSCD 北大核心 2010年第2期119-123,共5页
针对传统的车辆换道模型在换道过程中存在着侧向加速度过大或产生跃变、轨迹曲率不连续以及换道过程起始时刻侧向加速度不为零的问题,以四段式车道变换理论为基础,提出一种新的车辆自由换道轨迹函数,并引入B样条理论对换道轨迹进行再规... 针对传统的车辆换道模型在换道过程中存在着侧向加速度过大或产生跃变、轨迹曲率不连续以及换道过程起始时刻侧向加速度不为零的问题,以四段式车道变换理论为基础,提出一种新的车辆自由换道轨迹函数,并引入B样条理论对换道轨迹进行再规划,进而建立一种新的高速公路车辆自由换道模型。该模型能够较好的解决传统车道变换模型存在的上述缺陷。给定车辆换道轨迹性能评价参数,利用Matlab仿真计算得到新模型产生的换道轨迹,并与另外两种换道模型产生的轨迹进行对比分析。分析结果验证了该模型的正确性及有效性。 展开更多
关键词 交通工程 换道模型 b样条曲线 再规划 侧向加速度
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采用粒子群优化和B样条曲线的改进可视图路径规划算法 被引量:24
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作者 吕太之 周武 赵春霞 《华侨大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2018年第1期103-108,共6页
针对传统局部路径规划中容易陷入局部陷阱和规划路径不平滑的问题,提出一种将改进可视图,基于B样条曲线和粒子群优化算法结合起来规划一条平滑路径的算法.该算法由多边形动态生成、路径规划和路径平滑3个步骤组成,为了逃离局部陷阱,在... 针对传统局部路径规划中容易陷入局部陷阱和规划路径不平滑的问题,提出一种将改进可视图,基于B样条曲线和粒子群优化算法结合起来规划一条平滑路径的算法.该算法由多边形动态生成、路径规划和路径平滑3个步骤组成,为了逃离局部陷阱,在多边形动态生成的过程中增加环境记忆功能,并通过路径平滑过程,使规划的路径更能满足移动机器人动力约束条件.仿真实验结果验证了算法的有效性,对比其他几种路径规划算法,所提出算法规划的路径质量更高. 展开更多
关键词 移动机器人 局部路径规划 可视图 粒子群算法 b样条曲线
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利用模板匹配和BSnake算法准自动提取遥感影像面状道路 被引量:23
4
作者 孟樊 方圣辉 《武汉大学学报(信息科学版)》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期39-42,共4页
针对已有的遥感影像面状道路提取策略在自动化程度、效率及精度方面的不足,提出了一种新的快速有效的准自动提取方法。遥感影像上各种面状道路的提取实验证明了算法的有效性,在自动化程度、速度和精度上均有明显成效。
关键词 模板匹配 SNAKE算法 b样条曲线 面状道路提取
原文传递
基于改进粒子群优化算法的六自由度机器人轨迹优化算法 被引量:22
5
作者 王延年 向秋丽 《国外电子测量技术》 2020年第1期49-53,共5页
为了提高六自由度机械臂运行效率,在传统B样条轨迹规划方法的基础上,结合改进的粒子群优化算法,利用变化的学习因子改善了传统粒子群算法容易陷入局部最优的缺点,能快速准确得到最优解。在仿真实验中使用不同的轨迹规划方法使机械臂通... 为了提高六自由度机械臂运行效率,在传统B样条轨迹规划方法的基础上,结合改进的粒子群优化算法,利用变化的学习因子改善了传统粒子群算法容易陷入局部最优的缺点,能快速准确得到最优解。在仿真实验中使用不同的轨迹规划方法使机械臂通过既定的路径点,实验结果可以看出,结合改进的粒子群优化算法可以将运行总时间缩短7.3507s,并且机械臂在运行时平稳无振动,保持良好的运动性能。通过实验可以看出,该方法具有可实行性,且在满足运动学约束的前提下,运行时间更短,流畅性更好。 展开更多
关键词 b样条曲线 轨迹规划 时间最优
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纬编针织物在计算机中的三维仿真 被引量:21
6
作者 吴周镜 宋晖 +2 位作者 李柏岩 刘晓强 王府梅 《东华大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期210-214,共5页
为真实模拟纬编针织物的结构,通过分析纬编针织物的物理模型,在三维Pierce线圈模型基础上,引入B样条及椭圆描述线圈,从而建立三维几何线圈模型.根据纱线线圈的中心线走向,将线圈分为两个部分:弧段和圈柱,弧段(如针编弧、沉降弧)用椭圆描... 为真实模拟纬编针织物的结构,通过分析纬编针织物的物理模型,在三维Pierce线圈模型基础上,引入B样条及椭圆描述线圈,从而建立三维几何线圈模型.根据纱线线圈的中心线走向,将线圈分为两个部分:弧段和圈柱,弧段(如针编弧、沉降弧)用椭圆描述,圈柱用三次B样条曲线模拟.最后利用OpenGL结合VC++模拟针织物的结构,并实现光照效果.试验结果表明:采用该模型及实现方法,模拟效果比单独采用三维Pierce模型、B样条模型更加逼真. 展开更多
关键词 纬编针织物 b样条曲线 Pierce线圈模型 OPENGL 光照
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基于B样条曲线的工业机器人运动轨迹误差优化研究 被引量:20
7
作者 韩亚军 刘家英 《中国工程机械学报》 北大核心 2020年第3期199-204,共6页
为了降低工业机器人运动轨迹跟踪误差,提高机器人运动的稳定性,采用混合算法优化工业机器人运动轨迹,并对跟踪误差进行仿真验证。建立工业机器人三维模型简图,根据D-H方法和三角函数关系式推导出各个关节角位移运动方程式。采用B样条曲... 为了降低工业机器人运动轨迹跟踪误差,提高机器人运动的稳定性,采用混合算法优化工业机器人运动轨迹,并对跟踪误差进行仿真验证。建立工业机器人三维模型简图,根据D-H方法和三角函数关系式推导出各个关节角位移运动方程式。采用B样条曲线设计工业机器人运动轨迹,引用粒子群算法并进行改进,设计出混合算法并优化B样条曲线,给出了混合算法优化迭代曲线。采用Matlab软件对工业机器人关节角位移跟踪误差进行仿真验证,与优化前角位移跟踪误差结果进行对比。结果显示:优化前,工业机器人各个关节运动角位移跟踪产生的最大误差为0.164 rad,跟踪误差较大,误差整体波动幅度较大;优化后,工业机器人各个关节运动角位移跟踪产生的最大误差为0.085 rad,误差降低了48.2%,跟踪误差较小,误差整体波动幅度较小。采用混合算法优化工业机器人运动轨迹,可以降低工业机器人运动轨迹跟踪误差,从而提高机器人运动的稳定性,能够提高工业机器人对产品的加工精度。 展开更多
关键词 b样条曲线 工业机器人 混合算法 误差 仿真
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分形模型的3D打印路径规划 被引量:18
8
作者 翟晓雅 陈发来 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第6期1123-1135,共13页
为了在保证边缘细节的精度条件下最大限度地提高打印效率,提出了分形模型的3D打印路径规划算法.将分形模型分为3个打印区域:轮廓层,过渡层及内层.针对3个不同的区域采取不同的填充措施.文中算法主要分为以下4个步骤:(1)为了保证边缘细... 为了在保证边缘细节的精度条件下最大限度地提高打印效率,提出了分形模型的3D打印路径规划算法.将分形模型分为3个打印区域:轮廓层,过渡层及内层.针对3个不同的区域采取不同的填充措施.文中算法主要分为以下4个步骤:(1)为了保证边缘细节的精度,利用轮廓平行算法的高保真性填充分形模型的轮廓层.将不同等距线进行特征点检测并设置相应的阈值来优化轮廓层层厚;(2)以过渡层的面积与过渡层内外边界是否相交为条件约束建立优化问题确定过渡层的最优层厚,并确定一条光顺的三次B样条曲线作为过渡层内边界(即内层边界);(3)针对过渡层和内层进行全局连续Fermat螺线填充,并提出Fermat螺线局部优化的算法;(4)将3个区域内部的填充曲线连接进行全局路径优化.实验结果表明,相比于传统的路径规划算法与连续Fermat螺线算法,文中算法具有更高的效率及更好的打印效果,并且适用于具有复杂边界及多连通区域的几何模型. 展开更多
关键词 3D打印 分形 路径规划 三次b样条 Fermat螺线
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任意NUBS曲线的小波分析和造型技术 被引量:13
9
作者 刘建 关右江 秦开怀 《中国图象图形学报(A辑)》 CSCD 北大核心 2002年第9期894-900,共7页
为了对任意 NU BS曲线进行精确的分解和重构 ,提出了半正交 B样条小波分解和重构的新算法 ,同时给出了处理非均匀 B样条曲线的非整数阶分辨率的小波分解和重构算法 ,并实现了任意非均匀 B样条曲线的多分辨率表示 ,对于任意非均匀 B样条... 为了对任意 NU BS曲线进行精确的分解和重构 ,提出了半正交 B样条小波分解和重构的新算法 ,同时给出了处理非均匀 B样条曲线的非整数阶分辨率的小波分解和重构算法 ,并实现了任意非均匀 B样条曲线的多分辨率表示 ,对于任意非均匀 B样条或 NU BS曲线 ,无论它有多少个控制点 ,均可以对它进行半正交分解和重构 ,而不受控制点数必须等于 2 i +3的限制 ,从这个意义上讲 ,该方法不仅可以实现连续分辨率水平 (continuous- resolution-level)的非均匀 B样条曲线造型 ,还可以对非均匀 B样条和 NU RBS曲线进行精确的分解和重构 .这对于 B样条曲线曲面的多分辨率造型与显示具有重大应用价值 . 展开更多
关键词 NUbS曲线 小波分析 造型技术 b样条曲线 多分辨率造型 图象处理
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改进RRT算法的室内移动机器人路径规划 被引量:17
10
作者 刘紫燕 张杰 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2020年第9期190-197,共8页
针对传统RRT(快速扩展随机树)寻路算法由于扩展点的随机选取而存在搜索平均、采样效率低、偏离最优解的缺陷,提出一种偏向目标型的改进RRT算法。该算法采用目标偏向策略和气味扩散法来改善扩展节点的选取,使得随机树的生长趋向于目标点... 针对传统RRT(快速扩展随机树)寻路算法由于扩展点的随机选取而存在搜索平均、采样效率低、偏离最优解的缺陷,提出一种偏向目标型的改进RRT算法。该算法采用目标偏向策略和气味扩散法来改善扩展节点的选取,使得随机树的生长趋向于目标点,并提出一种基于3次B样条曲线的路径平滑方法,极大地提升了搜索效率和路径质量。在仿真环境下对算法有效性进行验证,并将算法应用到真实环境下。仿真结果表明,与传统RRT算法相比,改进算法的路径长度缩短约22.1%,且路径更为平滑,在复杂环境中避障能力强。将改进RRT算法应用到Turtlebot2中,在真实环境下开展实验,实验结果证明了该算法的可靠性和实用性。 展开更多
关键词 路径规划 RRT算法 目标偏向 气味扩散 b样条曲线
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逆向工程中点云处理及拟合新方法的研究 被引量:17
11
作者 刘丹 钱应平 +1 位作者 易国锋 周细枝 《机械设计与制造》 北大核心 2015年第3期55-57,共3页
基于逆向工程软件imageware的设计基本思路,以某轧辊的点云数据作为研究对象,对点云处理及拟合方法进行对比分析。结果表明:基于点云曲率拟合基准平面能够显著减小拟合误差,提高拟合精度;B样条曲线拟合不仅拟合精度较高,而且曲线光顺性... 基于逆向工程软件imageware的设计基本思路,以某轧辊的点云数据作为研究对象,对点云处理及拟合方法进行对比分析。结果表明:基于点云曲率拟合基准平面能够显著减小拟合误差,提高拟合精度;B样条曲线拟合不仅拟合精度较高,而且曲线光顺性较好;基于B样条的分段拟合方法能够解决B样条曲线不能精确反映二次曲线的问题,提高拟合精度;随着截面数量的增加,曲面-点云偏差减小,当截面数量增加到一定程度时,曲面-点云偏差缓慢增加,最后趋于稳定。 展开更多
关键词 逆向工程 点云处理 b样条曲线 曲面-点云偏差
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基于自适应遗传算法的B样条曲线拟合的参数优化 被引量:16
12
作者 孙越泓 魏建香 夏德深 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2010年第7期1878-1882,共5页
在B样条曲线的最小二乘拟合平面有序数据问题中,经常采用遗传算法进行优化。但随机选取初始种群的遗传算法,容易使得结果陷入局部最优。要达到较高的拟合精度,则需要增加更多的控制顶点。为克服这一缺点,提出了一种自适应的遗传算法对B... 在B样条曲线的最小二乘拟合平面有序数据问题中,经常采用遗传算法进行优化。但随机选取初始种群的遗传算法,容易使得结果陷入局部最优。要达到较高的拟合精度,则需要增加更多的控制顶点。为克服这一缺点,提出了一种自适应的遗传算法对B样条曲线的参数优化。用平均有序数据参数法,将数据参数和节点建立关联,极大提高初始种群的平均适应度;通过优化遗传策略,加快种群进化。实验表明,该算法能用最少的控制顶点和进化代数进行B样条曲线的拟合,得到的拟合曲线逼近效果更好。 展开更多
关键词 自适应遗传算法 b样条曲线 最小二乘拟合 参数优化
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基于速度修正项的机械臂避障路径规划 被引量:16
13
作者 陈钢 叶佩昌 +1 位作者 贾庆轩 孙汉旭 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期156-160,共5页
针对机械臂运行过程中存在的碰撞问题,提出一种基于速度修正项的机械臂避障路径规划方法.利用B样条曲线进行机械臂关节空间规划,使机械臂能够在特定时刻运行到指定构型.在运行过程中,利用碰撞检测算法实时计算机械臂与障碍物的最小距离... 针对机械臂运行过程中存在的碰撞问题,提出一种基于速度修正项的机械臂避障路径规划方法.利用B样条曲线进行机械臂关节空间规划,使机械臂能够在特定时刻运行到指定构型.在运行过程中,利用碰撞检测算法实时计算机械臂与障碍物的最小距离,在碰撞即将发生时引入积分为零的避障速度修正项改变机械臂运行轨迹,使得机械臂能够在实现障碍回避的同时,保证其在特定时刻通过指定构型的要求.仿真实验表明了所提出方法的正确性和有效性. 展开更多
关键词 机械臂 避障路径规划 速度修正项 b样条曲线
原文传递
纬编针织物线圈模型的分析与研究 被引量:16
14
作者 王辉 方园 潘优华 《浙江理工大学学报(自然科学版)》 2008年第5期521-525,共5页
通过分析纬编经典线圈模型,在经典模型的基础上运用B样条曲线进行线圈形态的控制和线圈模型的优化,并对优化线圈模型进行实验验证分析。结果表明:B样条建立的线圈模型比Peirce线圈模型具有更好的适应性。
关键词 纬编织物 Peirce线圈模型 b样条曲线 紧密线圈模型 模型验证
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CAGD中三角多项式曲线的构造及其应用 被引量:10
15
作者 苏本跃 黄有度 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2005年第1期105-108,共4页
文章通过引入控制参数α,在三角函数空间中构造了一类自由参数曲线,称其为均匀TC-B样条曲线。该曲线具有均匀B样条曲线的类似性质,另一方面由于控制参数α的引入,使得曲线具有更强的表现能力。它既可以精确表示直线段又可以精确表示椭圆... 文章通过引入控制参数α,在三角函数空间中构造了一类自由参数曲线,称其为均匀TC-B样条曲线。该曲线具有均匀B样条曲线的类似性质,另一方面由于控制参数α的引入,使得曲线具有更强的表现能力。它既可以精确表示直线段又可以精确表示椭圆弧(圆弧)等二次曲线段。 展开更多
关键词 b样条曲线 TC—b样条基 TC—b样条曲线 二次曲线
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基于改进A*算法的移动机器人路径规划 被引量:14
16
作者 陈家宝 文家燕 谢广明 《广西科技大学学报》 2022年第1期78-84,共7页
在移动机器人路径规划中,针对传统A*算法规划的路径搜索时间长与不平滑的问题,提出一种改进的A*算法。首先,在传统A*算法的基础上,混合使用4邻域和8邻域搜索算法,并建立切换机制,改变搜索范围,提高路径搜索精度,减少了路径转折点。其次... 在移动机器人路径规划中,针对传统A*算法规划的路径搜索时间长与不平滑的问题,提出一种改进的A*算法。首先,在传统A*算法的基础上,混合使用4邻域和8邻域搜索算法,并建立切换机制,改变搜索范围,提高路径搜索精度,减少了路径转折点。其次,通过对启发式函数引入权重,优化估价函数,缩短了路径规划时间。最后,对A*算法规划的路径使用3次均匀B样条曲线进行平滑处理,消除路径拐角尖点,在保证路径最优的情况下,提高路径平滑性。仿真结果表明,改进后的A*算法所规划的路径在长度、平滑性、搜索消耗时间等特性上都优于传统算法。 展开更多
关键词 移动机器人 路径规划 A*算法 b样条曲线
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B样条曲线的约束光顺算法 被引量:11
17
作者 罗卫兰 杨勋年 郑建民 《浙江大学学报(理学版)》 CAS CSCD 2004年第1期51-57,共7页
在工业设计和反求工程中,B样条曲线是一种进行形状设计和数据拟合的重要工具.B样条曲线的光顺性对最终产品的外观质量有着直接影响.作者给出B样条曲线一种新的光顺算法.B样条曲线的形状可以通过扰动控制顶点来修改.控制顶点的扰动幅度... 在工业设计和反求工程中,B样条曲线是一种进行形状设计和数据拟合的重要工具.B样条曲线的光顺性对最终产品的外观质量有着直接影响.作者给出B样条曲线一种新的光顺算法.B样条曲线的形状可以通过扰动控制顶点来修改.控制顶点的扰动幅度通过β约束实现,而整条曲线的形状可由α约束来反映.最终通过求解线性方程组得到光顺曲线.该算法既可以对曲线进行全局光顺,又可以进行局部光顺.作者还给出了由模拟数据和真实采样数据拟合的B样条曲线光顺的实例. 展开更多
关键词 b样条曲线 约束光顺算法 目标函数 约束 CAD
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NURBS曲线和曲面的递推矩阵及其应用 被引量:11
18
作者 秦开怀 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 1996年第12期941-947,共7页
本文运用Toeplitz矩阵,导出了任意阶非均匀B样条的递推矩阵公式;提出了一个计算非均匀B样条基矩阵的新方法.该递推矩阵公式既可以用于NURBS曲线和曲面的分析计算,也可以用于Bezier、均匀和非均匀B样条曲线及... 本文运用Toeplitz矩阵,导出了任意阶非均匀B样条的递推矩阵公式;提出了一个计算非均匀B样条基矩阵的新方法.该递推矩阵公式既可以用于NURBS曲线和曲面的分析计算,也可以用于Bezier、均匀和非均匀B样条曲线及曲面的分析计算.Bezier曲线和均匀B样条曲线的矩阵公式都可以作为本文方法的特例.当用于B样条或NURBS曲线曲面的数值计算时,本文方法的时间复杂性优于deBoor-Cox递推公式. 展开更多
关键词 NURbS曲线 曲面 递推矩阵 CAD
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三次B样条插值曲面及其实现 被引量:6
19
作者 那日萨 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 1995年第3期23-28,共6页
目前在CAD/CAM的自由曲面构造方法中,较流行的有B样条曲面、Bezier曲面、Ball曲面等方法。但由这几种方法生成的都是拟合曲面,而非插值曲面,常常不能满足一些工程实际中严格插值的要求。本文构造了一种自由插值曲... 目前在CAD/CAM的自由曲面构造方法中,较流行的有B样条曲面、Bezier曲面、Ball曲面等方法。但由这几种方法生成的都是拟合曲面,而非插值曲面,常常不能满足一些工程实际中严格插值的要求。本文构造了一种自由插值曲面生成方法──B样条母线法。所生成曲面达到C2级光滑。适用机械、模具、汽车、造船等制造加工行业的复杂曲面设计。 展开更多
关键词 b样条曲面 样条插值 自由曲面 CAD CAM
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目标偏置双向RRT*算法的机器人路径规划 被引量:12
20
作者 刘奥博 袁杰 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2022年第6期234-240,共7页
针对RRT*和B-RRT*算法在较复杂环境下路径规划时,存在搜索时间长、采样效率低和规划路径曲折的问题,提出一种目标偏置双向快速扩展随机树算法——GBB-RRT*(goal biased bidirectional RRT*)。该算法每次迭代中两棵随机树都进行扩展,一... 针对RRT*和B-RRT*算法在较复杂环境下路径规划时,存在搜索时间长、采样效率低和规划路径曲折的问题,提出一种目标偏置双向快速扩展随机树算法——GBB-RRT*(goal biased bidirectional RRT*)。该算法每次迭代中两棵随机树都进行扩展,一次迭代能生成两个新节点,加快扩展速度。然后引入目标偏置策略来优化采样点的选取,使两棵随机树在一定概率下朝各自的目标点方向扩展。针对得到的规划路径,设计一种逆向寻优结合转角约束路径简化方法,结合B样条曲线生成光滑可执行路径。在仿真实验中将提出的算法与B-RRT*进行对比实验,结果表明所提算法搜索时间缩短40%左右、扩展节点减少10%左右,结合路径简化方法后路径长度缩短3%左右。 展开更多
关键词 路径规划 目标偏置 RRT*算法 双向搜索 路径简化 b样条曲线
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