【正文】 業(yè)設(shè)計(jì) 7 第一章 緒論 選題背景 在逆向工程中，對(duì)基于散亂數(shù)據(jù)點(diǎn)的曲線曲面重建研究被廣泛地應(yīng)用到機(jī)械制造、安全工程、火災(zāi)場(chǎng)景重建等領(lǐng)域。其中，特征提取是通過(guò)點(diǎn)云分塊以及表面特征識(shí)別來(lái)完成的 3 。s 等對(duì)等半徑過(guò)渡特征曲面提取問(wèn)題進(jìn)行了研究。 Cheng 等提出基于遺傳算法的曲線重建，但不適合三維重建。該網(wǎng)絡(luò)不斷生長(zhǎng)且網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淠芰己玫乇平y點(diǎn)的特征。在本設(shè)計(jì)中， 提出基 于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的曲線曲面重建算法。 最后用特征點(diǎn)反求控制點(diǎn)，重建 B 樣條曲線。直至達(dá)到重建要求。 第一章 介紹了本次課題研究的開(kāi)發(fā)背景和技術(shù)背景，對(duì)研究意義和主要研 究?jī)?nèi)容做了闡述。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 第二章 成長(zhǎng)型 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本理論 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本理論 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) (Neuron Netwon,NN)也可以叫做人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ Artifical Neuron Network,ANN） 、人工神經(jīng)系統(tǒng)（ Artifical Neuron System,ANS） 、等。處理單元的輸出信號(hào)可以是任何需要的數(shù)學(xué)模型，每個(gè)處理單元中進(jìn)行的操作必須是完全局部的。前饋型網(wǎng)絡(luò)的各神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)接受前一層的輸入，并輸出給下一層，沒(méi)有反饋。 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的主要特征是具有向環(huán)境學(xué)習(xí)，獲取知識(shí)并改進(jìn)自身性能的學(xué)習(xí)能力，盡管神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)算法因結(jié)構(gòu)類型不同而互異，但共同之處在于網(wǎng)絡(luò)中的連接權(quán)值 ijw 可進(jìn)行調(diào)節(jié)以改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)完成某項(xiàng)特殊任務(wù)的能力。 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過(guò)六十多年的發(fā)展，已經(jīng)形成了十幾種網(wǎng)絡(luò)類型，其中有代表性的一些模型有： BP(Back Propagation,BP)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、 Hopefield 網(wǎng)絡(luò)、自組織安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 映射（ SelfOrganizing Map,SOM)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、 RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。自組織特征映射圖就是這種具有自學(xué)習(xí)功能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。 SOM 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的基本結(jié)構(gòu)如圖 23所示 (圖中圓圈表示神經(jīng)元 ),網(wǎng)絡(luò)由輸入層和輸出層組成 ,輸入層的神經(jīng)元通過(guò)權(quán)與輸出層的每一個(gè)神經(jīng)元相連 ,輸出層中的神經(jīng)元相互間也通過(guò)權(quán)局部連接 ,并且連接權(quán)值具有一定的分布 ,鄰近的神經(jīng)元相互激 勵(lì) ,而較遠(yuǎn)的神經(jīng)元?jiǎng)t相互抑制 ,網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的過(guò)程就是輸出層神經(jīng)元之間相互競(jìng)爭(zhēng)的過(guò)程。 3. 計(jì)算輸入節(jié)點(diǎn) i 與任何輸出節(jié)點(diǎn) j 之間的 距離 jd ； ? 21( ( ) ( ))nj i ijid x t w t???? (62) 4. 選擇最小距離 minjd 與其 對(duì)應(yīng)的輸出節(jié)點(diǎn) j? ； ? 5. 調(diào)整權(quán)值； 調(diào)整權(quán)值只對(duì)節(jié)點(diǎn) j? 及其相鄰節(jié)點(diǎn)進(jìn)行，相鄰節(jié)點(diǎn)由鄰域半徑 ()Njt? 決定，新的權(quán)值為： ( 1 ) ( ) ( ) [ ( ) ( ) ]ij ij i ijw t w t t x t w t?? ? ? ? (63) 式中， ()t? 為學(xué)習(xí)率，是一個(gè)隨時(shí)間減小的增益項(xiàng)， 0 ()1t???。 該網(wǎng)絡(luò)在學(xué)習(xí)輸入向量的過(guò)程中，根據(jù)神經(jīng)元競(jìng)爭(zhēng)獲勝次數(shù)的多少確定它們活動(dòng)性的強(qiáng)弱，分裂活動(dòng)性強(qiáng)的神經(jīng)元 ,刪除活動(dòng)性最弱的 神經(jīng)元 ,使網(wǎng)絡(luò)更好地體現(xiàn)輸入向量的內(nèi)在特征。 反求三次 B 樣條控制點(diǎn) 從 節(jié)的算法可以獲得最終的特征 點(diǎn) 。 則反求控制點(diǎn)方程組如下： ]4,1[)]()()()([11321333231300???????????????????????????????????????? miVpVVVVuBuBuBuBpVpmniiiiiiiiiiiii (614) 該方程組有 m 個(gè)未知數(shù)，而方程的個(gè)數(shù)是 m2 個(gè)。 第三章 詳細(xì)設(shè)計(jì) 本章給出了一種反算開(kāi)放均勻 B 樣條曲線的通用算法。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 B 樣條曲線根據(jù)其節(jié)點(diǎn)矢量的不同可分為均勻 B 樣條曲線、開(kāi)放均勻 B 樣條曲線和非均勻 B 樣條曲線。 關(guān)于樣條曲線反算過(guò)程的研究，主要有 B 樣條曲線反算中的尖點(diǎn)構(gòu)造， Bezier 曲線反算過(guò)程中的奇異點(diǎn)構(gòu)造，但是極少涉及到開(kāi)放均勻 B 樣條曲線的反算算法的研究。 以三次開(kāi)放均勻 B樣條曲線 (m=4)為例，其節(jié)點(diǎn)矢量可以 這樣定義 從 0開(kāi)始，按 ≤ L+ 排列，則節(jié)點(diǎn)矢量可表示為 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 反算三次 B樣條曲線的控制頂點(diǎn) 反算步驟： 給定 n+1個(gè)型值點(diǎn)， Qi， i=0， 1， 2， .， n ，通常的算法 是將首末 數(shù)據(jù)點(diǎn) Q0和 Qn 分別作為三次開(kāi)放均勻 B樣條曲線的首末端點(diǎn)， 把內(nèi)部數(shù)據(jù)點(diǎn) Q1， Q2， .， Qn1。若把 n+1個(gè)型值點(diǎn)代入 (5)式，僅能得 到 n+1個(gè)方程，須補(bǔ)充兩個(gè)邊界方程方可求出所有的控制點(diǎn)。 Q1?QnRn]T P=[Q0 Po P1?PnQn]T 則可以求得 P=B1 Q， B可以由 (6)式求得，其方程組可采用追趕法求解。 GLfloat maxD=。(maxDDELTA)) { n=spNum。 cp[i+1][1]=sp[i][1]。 cp[0][2]=cp[1][2]。 maxD=。 d[1]=sp[i][1]cp[i+1][1]+(sp[i][1](cp[i][1]+cp[i+2][1])/)/。 cp[i+1][2]=cp[i+1][2]+d[2]。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 cp[0][2]=cp[1][2]。 } } 本章小結(jié) 本文給出了一種反算開(kāi)放均勻 B樣條曲線的通用算法 。 第四章 總結(jié)和展望 全文工作總結(jié) 本文對(duì)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的散亂點(diǎn)重建技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的理論和應(yīng)用研究論文的主要工作概括如下： ：神經(jīng)元模型、連接方式、工作過(guò)程和常用 模型。成長(zhǎng)型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)神經(jīng)元的分裂與刪除達(dá)到網(wǎng)絡(luò)的增量生長(zhǎng)使特征折線更好的體現(xiàn)散亂數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布概率。 。對(duì)于相交的曲線重建，是今后進(jìn)一步研究的內(nèi)容。NURBS), 北京 航空航天大學(xué)出版社 , 1994. 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 [11]. 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理 編著 機(jī)械工業(yè)出版社 20xx11。自畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)始， 王 老師高度負(fù)責(zé)，對(duì)我們嚴(yán)格要求。同時(shí)也讓我真正的體會(huì)到競(jìng)爭(zhēng)的壓力，學(xué)習(xí)的重要，人與人之間交流的可貴等等。 另外我真誠(chéng)感謝我的全班同學(xué)，感謝他們?cè)谖业拇髮W(xué)四年學(xué)習(xí)生活當(dāng)中最真誠(chéng)最友好的關(guān)心和照顧，特別感謝那幾位一起并肩作戰(zhàn)以苦作樂(lè)的同學(xué)，感謝他們使大學(xué)四年的時(shí)光成為我此生最難忘的一段時(shí)光，所以我再次衷心的感謝你們并祝愿大家心想事成！ 限于本人的理論和實(shí)踐水 平，論文中必然存在諸多不足之處，懇請(qǐng)各位老師予以指正 ! 安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作所取得的成果。 學(xué)位論文作者（本人簽名）： 年 月 日 學(xué)位論文出版授權(quán)書(shū) 本 人及導(dǎo)師完全同意《中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)出版章程》、《中國(guó)優(yōu)秀 碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)出版章程》 (以下簡(jiǎn)稱“章程” )，愿意將本人的學(xué)位論文提交“中國(guó)學(xué)術(shù)期刊（光盤版）電子雜志社”在《中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)》、《中國(guó)優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)》中全文發(fā)表和以電子、網(wǎng)絡(luò)形式公開(kāi)出版，并同意編入 CNKI《中國(guó)知識(shí)資源總庫(kù)》，在《中國(guó)博碩士學(xué)位論文評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)》中使用和在互聯(lián)網(wǎng)上傳播，同意按“章程”規(guī)定享受相關(guān)權(quán)益。 本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 首先非常感謝學(xué)校開(kāi)設(shè)這個(gè)課題，為本人日后從事計(jì)算機(jī)方面的工作提供了經(jīng)驗(yàn)，奠定了基礎(chǔ)。這期間凝 聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感謝。從他身上，我學(xué)到了許多能受益終生的東西。 最后，我要感謝我的父母對(duì)我的關(guān)系和理解，如果沒(méi)有他們?cè)谖业膶W(xué)習(xí)生涯中的無(wú)私奉獻(xiàn)和默默支持，我將無(wú)法順利完成今天的學(xué)業(yè)。感謝老師四年來(lái)對(duì)我孜孜不倦的教誨，對(duì)我成長(zhǎng)的關(guān)心和愛(ài)護(hù)。 最后，我要特別感謝我的導(dǎo)師趙達(dá)睿老師、和研究生助教熊偉麗老師。在論文的撰寫(xiě)過(guò)程中老師們給予我很大的幫助，幫助解決了不少的難點(diǎn)，使得論文能夠及時(shí)完成，這里一并表示真誠(chéng)的感謝。老師 們認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平都使我收益匪淺。四年的風(fēng)風(fēng)雨雨，我們一同走過(guò)，充滿著關(guān)愛(ài)，給我留下了值得珍藏的最美好的記憶。從這里走出，對(duì)我的人生來(lái)說(shuō)，將是踏上一個(gè)新的征程，要把所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際工作中去。 其次，我要感謝大學(xué)四年中所有的任課老師和輔導(dǎo)員在學(xué)習(xí)期間對(duì)我的嚴(yán)格要求，感謝他們對(duì)我學(xué)習(xí)上和生活上的幫助，使我了解了 許多專業(yè)知識(shí)和為人的道理，能夠在今后的生活道路上有繼續(xù)奮斗的力量。 首先，我要特別感謝我的知道郭謙功老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)，在我的論文書(shū)寫(xiě)及設(shè)計(jì)過(guò)程中給了我大量的幫助和指導(dǎo)，為我理清了設(shè)計(jì)思路和操作方法，并對(duì)我所做的課題提出了有效的改進(jìn)方案。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)下來(lái)最好的檢驗(yàn)。 本人愿意按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版，同意學(xué)校保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存設(shè)計(jì)（論文）；同意學(xué)校在不以營(yíng)利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務(wù)系統(tǒng)，公布設(shè)計(jì)（論文）的部分或全部?jī)?nèi)容，允許他人依法合理使用。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)（論文）不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式注明并表示感謝。 他們?cè)谖业漠厴I(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中經(jīng)常給我提出許多關(guān)鍵性的問(wèn)題，使我受益匪淺。在設(shè)計(jì)過(guò)程中和論文寫(xiě)作過(guò)程中，我們得到了的精心指導(dǎo)，使我受益非淺，在此表示由衷的感謝。 [13]. 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