边坡稳定性分析的无条分法

基于滑面应力修正技术并取整个滑体为受力体,实现了对滑体的整体极限平衡分析。同时,利用Green公式将有关域积分转化为边界积分,而无需再对滑体进行条分。该方法数值特性好,亦可方便地将二维的成果向三维推广,从而实现满足全部6个平衡条件的三维严格极限平衡法。本文是二维部分的成果。     

基于修正对称和反对称分解的三维数值流形元法应用推广

详细地介绍了基于修正对称和反对称分解(MSAD)的三维数值流形元法,并提出一个针对三维数值流形元法(3D NMM)中应用罚函数法施加位移约束和材料边界条件时罚系数的选取公式。在基于MSAD的三维数值流形元法中,引入了Bathe隐式时间积分方案,编写了基于统一强度理论和非关联流动法则的理想塑性本构模型,实现了三维弹塑性开挖问题模拟。将基于MSAD的三维数值流形元法应用到非线性动力学研究中,案例研究结果表明:Bathe隐式时间积分方案和基于MSAD的三维数值流形元法在处理大转动和长持续时间的非线性动力学问题时能够很好地保障模拟结果的稳定性,同时保证守恒体系动能和角动量的守恒。再次验证了MSAD理论,在模拟大转动问题时,MSAD具有很好的稳定性和较高的计算精度,能够合理地从变形梯度增量中分离出转动和应变,精确地更新转动应力,而不会产生错误体积膨胀问题。     

利用鱼眼相机对人群进行运动估计

人群运动估计是人群行为分析的重要步骤。特定场景的人群运动分析和监控,是维护公共安全和社会稳定的一个必要措施,也是视频监控领域的一个研究难点。利用鱼眼相机视场大、无视觉盲区的优点,提出了一种基于特征点光流的人群运动估计方法。首先,采用一种基于面积反馈机制的混合高斯背景差分方法,对原始视频图像进行预处理,并利用圆拟合的方法获取兴趣区域;其次,为了在保证准确描述人群目标的同时提高算法的实时性,提出一种基于边缘密度非均匀采样的人群特征点提取方法来描述运动的人群目标,并利用Lucas & Kanade光流法计算光流场;最后,为了解决远近人群的尺寸大小不一致的问题和鱼眼相机的畸变问题,采用鱼眼相机的透视加权模型,计算人群运动加权统计直方图,获取人群在鱼眼图像中的全局运动方向和速度。实验结果表明,针对密集的人群,该方法能有效、实时地估计人群的运动方向和速度,为人群行为分析提供有力的研究基础。     

基于数值流形法的重力坝多裂纹扩展研究

传统数值流形法（NMM）在处理非连续变形问题时,仅限于几何构型不发生破坏的情况。针对这一不足,通过在裂纹尖端附近的物理片上增加用于模拟应力奇异性的增强位移函数,进一步发展了可用于几何构型破坏的扩展的高阶NMM。然后,将其应用到重力坝由连续到非连续的破坏过程分析中。首先,针对一含单裂纹的重力坝模型进行了敏感性分析,结果表明,在不同的扩展长度或网格密度下,其扩展路径基本相同且与文献结果保持一致。进而在此模型基础上又开展了多裂纹扩展分析,结果仅一条主导裂纹发生扩展,与文献结果基本一致。最后,针对印度的Koyna重力坝,通过设置不同的漫顶高度研究了其裂纹扩展路径的变化。结果表明,随着漫顶高度的增大,裂纹扩展路径逐渐趋向于水平方向扩展,而且坝体抵抗破坏的能力逐渐减弱。总体表明,NMM在求解实际工程问题时具有很好的数值稳定性和鲁棒性。     

化学反应优化(CRO)图像分割的研究与分析

应用化学反应优化技术(chemical reaction optimization,CRO)作了图像分割的尝试。介绍了CRO图像分割的原理与方法,同时对新分割方法的特点作了具体的分析和说明,并说明了新分割方法的具体作业过程。通过对3幅航空影像的分割实验,验证了对新方法特点分析的正确性,得到了一些有益的结论。     

基于并行模板的二值地形图串行细化算法

利用并行细化算法的模板，提出了一种新的二值地形图串行细化算法。该算法具有处理速度快、抗干扰能力强，能够完整地保存图像的拓扑结构，所获得的骨架对称性好等特点。实验结果表明，本文所提出的细化方法，为解决二值地形图图像的细化问题开辟了一条新途径。     

基于下限原理有限元的强度折减法

对于岩土工程中常用的强度折减系数,其规划问题是非线性的,不能直接利用线性规划进行求解。基于四边形单元的下限原理有限元法,根据强度折减系数与超载系数近似符合双曲函数的特点,通过调整强度参数使得超载系数逼近于1[1],可将边坡稳定性分析中常用的强度折减系数的非线性规划求解转化为线性规划求解问题。分析表明,采用拟合双曲线插值法求解强度折减系数的计算效率高于常规的二分法及割线法,且具有较好的收敛性;该方法能够充分利用当前高效的线性规划算法,便于工程应用。     

基于MRF的航空影像理解的知识获取

讨论了基于MRF影像理解的3种知识——同类影像的距离最短、近邻像元个别特征参数的显著性和影像的方向性在航空影像理解中如何获取和应用。通过航空影像试验,表明影像理解的正确率大大提高。     

利用双指数函数导数模型进行高分辨率卫星影像目标检测

提出了一种从高分辨率卫星影像中检测特定目标的方法。该方法首先用一种双边滤波的方法去除图像中的噪声,然后采用形态学处理的方法对图像进行分割和特征增强,并提取兴趣区域。在目标检测阶段,设计了一种基于双指数函数导数(DODE)模型的检测算子,该算子是面向具体目标设计的,能实现稳健的目标检测。对Google Earth中的影像分别进行了车辆检测实验和船舰检测实验,结果表明,此方法能够有效准确地检测高分辨率卫星影像中的特定目标。     

基于OpenMP的二维有限元-离散元并行分析方法

Munjiza提出的有限元-离散元耦合分析方法（FEDM）是分析岩石破裂过程的一种十分有效的方法。然而,为了克服网格依赖性,需要将岩体剖分成非常细小的三角形单元,且三角形单元之间不共用节点,导致问题的变量数目巨大,计算非常耗时。为了提高计算效率,基于OpenMP(open multi-processing)多核并行技术实现了有限元-离散元法的并行化,克服了并行化过程中存在的数据竞争,实现了并行程序的负载平衡。提出了一套将串行程序并行化的策略,即首先确定串行程序的热点区域,然后尽可能地将热点区域并行化,尽量使用私有变量来规避数据竞争;若各线程间仍存在数据竞争,可采用动态链表数据结构,先将数据存于动态链表中,最后在并行区域外,将存于各个动态链表中的数据进行合并,这样可以规避数据竞争,同时避免了使用临界区或锁,从而提高了程序的并行化效果。开发了并行版本FDEM程序,将所提出的方法用于大规模工程问题的求解,最后通过陡崖塌落的算例说明该方法的有效性。