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Level set函数重新初始化的并行快速步进法 被引量:4
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作者 黄筱云 董国海 +1 位作者 赵利平 程永舟 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期666-671,689,共7页
为提高level set函数重新初始化的计算效率,基于分区并行思想,提出一种快速步进法的并行策略,实现level set函数的快速并行重新初始化。通过对圆球、五叶管和圆环管等算例的level set函数重新初始化,讨论了新并行算法的准确性和效率。... 为提高level set函数重新初始化的计算效率,基于分区并行思想,提出一种快速步进法的并行策略,实现level set函数的快速并行重新初始化。通过对圆球、五叶管和圆环管等算例的level set函数重新初始化,讨论了新并行算法的准确性和效率。结果表明,与串行快速步进法相比,并行算法保留了串行算法的精度,仍基本保持在1阶左右,同时显著减少了重新初始化的计算时间,特别在8线程条件下,所获的最佳加速比能够达到5。 展开更多
关键词 level set函数 重新初始化 快速步进法 并行 分区 并行算法 加速比
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Level set函数快速步进重构并行算法的改进 被引量:4
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作者 黄筱云 董国海 +1 位作者 常佳夫 蒋学炼 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期836-842,共7页
为提高level set函数快速步进重构过程的并行计算效率,本文提出一种改进的分区并行重构算法。与原有分区并行算法相比,优化了子区域间的同步方案,缩短了level set函数并行重构的计算时间。运用OpenMP多线程技术,建立了相应的并行计算模... 为提高level set函数快速步进重构过程的并行计算效率,本文提出一种改进的分区并行重构算法。与原有分区并行算法相比,优化了子区域间的同步方案,缩短了level set函数并行重构的计算时间。运用OpenMP多线程技术,建立了相应的并行计算模型,实现了圆球、圆环管和哑铃等值面并行重构。并行重构数值结果表明:只要子区域均分初始表面边界,level set函数全局或局部并行重构均具有良好加速比,8线程的最大加速比可接近6。 展开更多
关键词 level set函数 快速步进法 重构 并行算法 多线程技术 OpenMP多线程技术
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基于变分Level Set方法的图像分割 被引量:3
3
作者 王文杰 封建湖 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2006年第18期68-70,共3页
文章主要利用levelset函数隐式地追踪图像的边界来实现图像分割。在该文中首先给出了一个变分问题以及相应的Euler-Lagrange方程,并且提出了一种求解该方程的数值算法,使得计算速度有了很大的提高。数值算例表明,该水平集算法具有数值... 文章主要利用levelset函数隐式地追踪图像的边界来实现图像分割。在该文中首先给出了一个变分问题以及相应的Euler-Lagrange方程,并且提出了一种求解该方程的数值算法,使得计算速度有了很大的提高。数值算例表明,该水平集算法具有数值稳定性,不会出现振荡现象,可以很好地处理拓扑结构的变化。 展开更多
关键词 图像处理 level set方法 level set函数 图像分割
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Level set函数快速步进并行重构的分区优化 被引量:1
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作者 夏波 黄筱云 +2 位作者 陈同庆 程永舟 江诗群 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1601-1607,共7页
为进一步提升Level set函数重构的分区并行重构效率,本文采用均分交界面方式进行分区,并保证生成内边界重构节点数量最少。通过运用基于共享存储并行编程(OpenMP)多线程技术的并行计算模型,实现圆球、Zalesak球和哑铃等值面的并行重构... 为进一步提升Level set函数重构的分区并行重构效率,本文采用均分交界面方式进行分区,并保证生成内边界重构节点数量最少。通过运用基于共享存储并行编程(OpenMP)多线程技术的并行计算模型,实现圆球、Zalesak球和哑铃等值面的并行重构。计算结果表明:新分区方法能平衡子区域间计算荷载,减少子区域间信息传递次数和节点回滚次数,与均分区域方法相比,新分区方法能够获得更高计算速度,具有更好的实用性和可扩展性。 展开更多
关键词 level set函数 快速步进法 并行重构 分区优化 交界面 共享存储并行编程 多线程技术 加速比
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材料界面运动的Level Set算法 被引量:1
5
作者 王振海 张卫红 +1 位作者 封建湖 蔡力 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2004年第F12期73-77,共5页
多材料结构中材料界面的变形运动在几何上可以抽象为闭曲线或闭曲面随时间的演化。本文导出了材料界面演化过程的隐函数描述,得到了材料界面运动所满足的Halmilton-Jacobi.方程,并且采用数值粘性最小,捕捉函数奇异性的能力最强的Goduno... 多材料结构中材料界面的变形运动在几何上可以抽象为闭曲线或闭曲面随时间的演化。本文导出了材料界面演化过程的隐函数描述,得到了材料界面运动所满足的Halmilton-Jacobi.方程,并且采用数值粘性最小,捕捉函数奇异性的能力最强的Godunov格式来求解。从而将材料界面演化变形的LevelSet算法归纳为初始化,速度扩展、材科界面变形计算与重新新初始化并循环迭代计算四部分。为了消除界面变形所产生的振荡现象,本文还给出了平均曲率流算法,可以对界面具有平滑怍用,快速消除界面中达到高曲率部分,减小界面的几何长度,使界面趋于光顺,并尽可能保持LevelSet函数的零等值线的平均位置不变。最后给出了两个LevelSet数值算例,说明了本文方法是有效的。 展开更多
关键词 界面运动 闭曲面 数值算例 平均曲率 隐函数 Godunov格式 循环迭代 算法 初始化 光顺
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用Level Set算法模拟孤立波与前台阶的相互作用 被引量:1
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作者 谢伟松 陶建华 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2000年第7期686-692,共7页
进一步研究了Level Set方法的数学基础 ,研究了求解有自由水面水动力学问题的具体方法· 并在此基础上 ,对孤立波与前台阶相互作用这一问题进行了计算及研究 。
关键词 level-set方法 孤立波 前台阶 相互作用 水动力
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Level set函数快速步进重构的隐式分区并行
7
作者 黄筱云 夏波 +1 位作者 程永舟 江诗群 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期441-447,共7页
为进一步提高共享内存架构下level set函数重构并行效率,本文提出一种隐式分区并行重构方法,该方法无需提前进行区域分解,只需预先分割交界面,便可实现快速步进并行重构,且区域分解也同步进行。根据圆球、Zalesak球和哑铃等值面快速步... 为进一步提高共享内存架构下level set函数重构并行效率,本文提出一种隐式分区并行重构方法,该方法无需提前进行区域分解,只需预先分割交界面,便可实现快速步进并行重构,且区域分解也同步进行。根据圆球、Zalesak球和哑铃等值面快速步进并行重构结果表明:隐式分区算法的计算耗时小于显式分区算法;相同线程数量下隐式并行算法带来的加速比与显式算法接近,8线程下隐式分区并行算法的加速比达到4;隐式分区算法中节点重演次数少于显式分区算法节点回滚次数。 展开更多
关键词 level set函数 快速步进 重构 并行 隐式分区 共享内存 区域分解 加速比
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基于Level Set方法的点云建模技术研究 被引量:1
8
作者 李自胜 肖晓萍 蒋刚 《机械设计与制造》 北大核心 2008年第2期185-187,共3页
描述一种利用偏微分方程(PDE)和变分法进行点采样几何模型重建算法。把符号距离函数与任意函数的度量函数作为内部能量,根据能量约束最小化条件,通过Level Set方法求解曲面的梯度流,使初始曲面随时间产生演化变形,直至逼近目标模型,完... 描述一种利用偏微分方程(PDE)和变分法进行点采样几何模型重建算法。把符号距离函数与任意函数的度量函数作为内部能量,根据能量约束最小化条件,通过Level Set方法求解曲面的梯度流,使初始曲面随时间产生演化变形,直至逼近目标模型,完全消除重新初始化过程。实验表明,通过Level Set方法能够把初始曲面快速自动演化变形到目标模型,对任意拓扑结构和带噪声的点云具有很强的适应能力。 展开更多
关键词 levelset方法 点云 曲面重建 度量函数 能量约束
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利用Level-Set函数求解的含表面张力项的N-S方程
9
作者 高玉丽 《莱阳农学院学报》 2003年第2期125-127,共3页
流体的温度或组成的变化,都会引起表面张力的变化。因而在研究有关自由面的流体运动中,都要考虑自由面上的表面张力。本文利用当前流行的求解自由面的LevelSet方法给出含表面张力的N-S方程的推导。
关键词 表面张力 自由面 流体运动 level-set函数 N-S方程 曲率
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基于多孔结构的龙伯透镜微观结构融合技术
10
作者 高羡明 任晓松 +2 位作者 牛金召 卢少辉 张衍龙 《中国材料进展》 北大核心 2025年第5期482-491,共10页
针对龙伯透镜天线的结构轻量化问题,提出一种融合不同类型(P型和I-WP型)的混合结构的龙伯透镜设计。首先对P型和I-WP型多孔结构的水平集函数进行并集布尔运算,建立混合结构的模型,利用局部插值原理保证梯度结构连续性;基于S参数反演法... 针对龙伯透镜天线的结构轻量化问题,提出一种融合不同类型(P型和I-WP型)的混合结构的龙伯透镜设计。首先对P型和I-WP型多孔结构的水平集函数进行并集布尔运算,建立混合结构的模型,利用局部插值原理保证梯度结构连续性;基于S参数反演法计算基础多孔结构的等效介电常数,并分析混合结构不同体积分数占比对介电常数的映射规律;通过离散法进行基于基础多孔结构以及混合结构的龙伯透镜的设计,并利用3D打印技术制备3种不同结构的龙伯透镜天线。在CST软件中和微波暗室内对不同结构的龙伯透镜的焦距进行仿真和试验,选取标准增益喇叭进行馈电,在焦距为10 mm处3种龙伯透镜的增益均达到最大值,试验结果与仿真结果基本吻合。混合结构型龙伯透镜在达到电磁性能的同时在轻量化方面具有优势,其体积分数相比I-WP型减少19.86%,相比P型减少3.81%,并且提高馈源增益约13 dBi,并且对馈源所发出的电磁波具有良好的汇聚效果。以上研究可为其他类型龙伯透镜天线的轻量化设计提供理论与技术参考。 展开更多
关键词 龙伯透镜 轻量化 混合结构 局部插值 水平集函数 S参数反演法
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基于联合仿真的曲面共形多孔结构拓扑优化方法 被引量:2
11
作者 付君健 徐勇 +2 位作者 周祥曼 舒正涛 田启华 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2781-2790,共10页
针对宏观曲面结构上多孔结构单胞构型与设计域外形不匹配,导致曲面结构优化困难的问题,提出一种基于联合仿真的曲面共形多孔结构拓扑优化方法。基于三周期极小曲面隐式水平集函数,实现多孔结构的参数化建模。采用等参单元法理论,建立自... 针对宏观曲面结构上多孔结构单胞构型与设计域外形不匹配,导致曲面结构优化困难的问题,提出一种基于联合仿真的曲面共形多孔结构拓扑优化方法。基于三周期极小曲面隐式水平集函数,实现多孔结构的参数化建模。采用等参单元法理论,建立自然坐标系到笛卡儿坐标系的映射关系,实现曲面多孔结构的共形建模。构造线性插值函数,保证多孔结构单胞之间的C0连续。引入可变切割水平集函数,建立MATLAB与ANSYS联合仿真的多孔结构拓扑优化框架。数值算例表明:所提方法可有效实现曲面多孔结构的拓扑优化设计,确保多孔结构单胞与设计域外形的匹配,提升多孔结构的力学性能。 展开更多
关键词 拓扑优化 多孔结构 共形建模 可变切割水平集函数 联合仿真
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近水面水下爆炸的数值研究 被引量:22
12
作者 符松 王智平 +2 位作者 张兆顺 崔桂香 李润珊 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 1995年第3期267-276,共10页
近水面水下爆炸后形成的冲击波很快与空气一水的自由界面相互作用,产生折射激波和反射稀疏波,这些波在形成初期是规则的,但很快转变为不规则波。伴随冲击波与自由界面的相互作用,水面要上升直至被炸开。这些复杂的物理现象对数值计... 近水面水下爆炸后形成的冲击波很快与空气一水的自由界面相互作用,产生折射激波和反射稀疏波,这些波在形成初期是规则的,但很快转变为不规则波。伴随冲击波与自由界面的相互作用,水面要上升直至被炸开。这些复杂的物理现象对数值计算提出了很高的要求。本文采用近期发展起来的位标函数方法以及高精度的NND格式来数值模拟冲击波、自由界面的运动及其相互作用,获得了成功,近水面水下爆炸时的一系列复杂的物理现象均得到了合理的再现。与现有的跟踪自由界面运动的方法相比较,本文方法更简洁,更实用。 展开更多
关键词 冲击波 自由界面 折射波 稀疏波 水下爆炸
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基于局部和全局信息的自适应水平集图像分割 被引量:14
13
作者 蔡青 刘慧英 +1 位作者 周三平 孙景峰 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期24-31,共8页
针对仅采用局部或全局信息无法快速准确分割灰度不均匀图像的问题,提出了一种基于局部和全局信息的自适应水平集图像分割模型。首先,利用图像局部信息和全局信息建立局部能量项和全局能量项,并且利用演化曲线轮廓内外小邻域的灰度均值... 针对仅采用局部或全局信息无法快速准确分割灰度不均匀图像的问题,提出了一种基于局部和全局信息的自适应水平集图像分割模型。首先,利用图像局部信息和全局信息建立局部能量项和全局能量项,并且利用演化曲线轮廓内外小邻域的灰度均值差作为自变量,建立了权重函数模型,实现了局部能量项和全局能量项之间权重的自适应调整,提高了模型分割灰度不均匀图像的效率和准确性。其次,提出了一种新的能量惩罚项,避免了水平集函数的重新初始化,增强了数值计算的稳定性。最后,为验证模型的优越性,将模型与CV模型、LBF模型和LGIF模型进行了对比,并通过分割时间、迭代次数以及相似度等指标对分割结果进行了客观、定量分析。最终结果表明:该模型不但对初始轮廓具有较高鲁棒性,而且对灰度不均匀图像具有较高的分割准确性与分割效率。 展开更多
关键词 图像分割 灰度不均匀 水平集 权重函数 惩罚项
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结合全局和双核局部拟合的活动轮廓分割模型 被引量:6
14
作者 赵杰 祁永梅 潘正勇 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2013年第4期1092-1095,共4页
针对可缩放区域拟合(RSF)模型对初始轮廓敏感的缺点,提出了一种结合全局和局部图像信息的变分水平集活动轮廓模型。该模型设计了一个灰度域上的核函数,将其与RSF模型空域核的线性组合作为局部能量项,弥补了采样权值仅与空间距离有关的缺... 针对可缩放区域拟合(RSF)模型对初始轮廓敏感的缺点,提出了一种结合全局和局部图像信息的变分水平集活动轮廓模型。该模型设计了一个灰度域上的核函数,将其与RSF模型空域核的线性组合作为局部能量项,弥补了采样权值仅与空间距离有关的缺陷,提高了分割精度;构造了带有自适应全局指示函数的面积项,作为全局拟合力,提高了模型的收敛速度且避免陷入局部极小值;使用了高斯滤波方法,规则水平集函数,使其保持光滑,并避免了复杂的重新初始化过程。实验结果表明,该模型初始化灵活,对灰度不均匀图像有很好的分割效果。 展开更多
关键词 图像分割 活动轮廓模型 水平集函数 灰度不均 初始轮廓线
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水平集方法在CT肝脏图像分割中的应用 被引量:10
15
作者 高琳 罗晓辉 何立新 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2005年第36期201-202,232,共3页
水平集方法在医学图像分割上有着广泛的应用。文章将水平集方法用于CT肝脏图像的分割,并针对CT图像的特点,提出了一种结合图像灰度和曲线曲率信息的速度函数,实验结果表明该方法是有效的。
关键词 图像分割 水平集 速度函数 CT图像分割
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一种新的水平集停止项函数选取方法研究 被引量:7
16
作者 余瑞星 朱冰 吕梅柏 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第22期6154-6157,共4页
现今的停止项采用的全局阈值法很难使经典水平集算法得到较准确的分割效果。为此,构建了一个新的停止项函数,该函数在梯度较小时为一个常数,超过某个阈值后为单调递减函数,直至到某个梯度时递减为零。这保证了采用该函数的水平集方法能... 现今的停止项采用的全局阈值法很难使经典水平集算法得到较准确的分割效果。为此,构建了一个新的停止项函数,该函数在梯度较小时为一个常数,超过某个阈值后为单调递减函数,直至到某个梯度时递减为零。这保证了采用该函数的水平集方法能够实现在同质区加速演化,在边缘区停止演化的目的。实验结果表明,采用新的停止项函数能够使水平集方法获得更好的分割结果。 展开更多
关键词 水平集 停止项函数 图像分割 局部阈值
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基于双水平集的图像分割模型 被引量:11
17
作者 张建伟 夏德深 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2006年第1期120-125,共6页
针对水平集模型对于具有细长拓扑部分的目标和弱边界目标进行分割时存在的问题,提出了双水平集方法·在新的方法中通过两条水平集之间的相互吸引来加速解的收敛,同时提出了一种快速有符号距离函数生成方法,提高了计算效率·传... 针对水平集模型对于具有细长拓扑部分的目标和弱边界目标进行分割时存在的问题,提出了双水平集方法·在新的方法中通过两条水平集之间的相互吸引来加速解的收敛,同时提出了一种快速有符号距离函数生成方法,提高了计算效率·传统的水平集通常利用图像边界信息来构造速度函数进行求解,但在待分割目标具有很强噪音或具有弱边界时往往得不到真实解,对此,提出了一种新的基于区域信息的速度构造方法·将双水平集模型应用到合成图像与左心室MR图像的分割实验,结果表明该方法具有较好的分割效果和较高的分割效率· 展开更多
关键词 水平集 窄带 双水平集 速度函数 图像分割
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基于Mumford-Shah模型的快速水平集图像分割方法 被引量:125
18
作者 李俊 杨新 施鹏飞 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第11期1175-1183,共9页
该文对Chan-Vese提出的基于Mumford-Shah模型的水平集分割图像的算法做了两方面的改进:首先改进了C-V方法的偏微分方程,使得C-V方法可以快速计算出全局最优分割;其次,采用源点映射扫描方法来快速计算符号距离函数,克服了常规水平集方法... 该文对Chan-Vese提出的基于Mumford-Shah模型的水平集分割图像的算法做了两方面的改进:首先改进了C-V方法的偏微分方程,使得C-V方法可以快速计算出全局最优分割;其次,采用源点映射扫描方法来快速计算符号距离函数,克服了常规水平集方法中构造符号距离函数计算量大的缺点,并结合该文所提出的基于快速步进法生成符号表的方法,进一步提高了计算稳定性.两方面的改进提高了计算的速度和分割效果,试验统计结果显示,对于512×512的大幅图像,一般只需要10次左右的迭代就可以得到最优的分割效果.对合成图像、生物医学图像的分割结果表明了本文方法的稳健、快速. 展开更多
关键词 MUMFORD-SHAH模型 图像分割 水平集方法 符号距离函数 图像处理 计算机视觉
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基于粗糙集和新能量公式的水平集图像分割 被引量:16
19
作者 张迎春 郭禾 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第11期1913-1925,共13页
为了提高水平集图像分割的质量和减少水平集迭代次数,本文提出了新的能量公式和水平集函数.在粗糙集数据离散化基础上引入了针对图像数据的离散化方法,根据图像离散区域的信息对新能量函数进行直接加权并且对核函数进行间接加权,使用加... 为了提高水平集图像分割的质量和减少水平集迭代次数,本文提出了新的能量公式和水平集函数.在粗糙集数据离散化基础上引入了针对图像数据的离散化方法,根据图像离散区域的信息对新能量函数进行直接加权并且对核函数进行间接加权,使用加权的核映射函数将原始离散图像数据映射到高维空间,从而使得该模型可以处理多种类型的图像甚至是一定信噪比的噪声图像.新的能量公式联合由它导出的区域参数能够更好地表达同质区域的灰度信息,从而能够更精确地分割图像.与传统水平集图像分割不同,在迭代过程中新的水平集函数中的水平集元素可以拥有不同的步长,步长越大水平集元素的更新速度越快并且水平集函数能够快速达到收敛状态,实现快速图像分割.人工合成图像和真实图像的分割实验表明本文方法可以获得更好的分割效果. 展开更多
关键词 图像分割 粗糙集 能量函数 水平集 离散区域
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水平集方法与距离函数 被引量:7
20
作者 王德军 唐云 +1 位作者 于洪川 唐泽圣 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2003年第8期839-848,共10页
 讨论了有关水平集方法的基本问题,如保持为距离函数的方法,水平集方程解的存在性和唯一性· 主要贡献是证明了,在距离函数约束下,水平集方程在初始零水平集附近有唯一解,它是关于演化界面的有向距离函数· 并且用到了一些...  讨论了有关水平集方法的基本问题,如保持为距离函数的方法,水平集方程解的存在性和唯一性· 主要贡献是证明了,在距离函数约束下,水平集方程在初始零水平集附近有唯一解,它是关于演化界面的有向距离函数· 并且用到了一些处理技巧:如注意到原始方程的任意解都是距离函数,将原始方程变化为另一简单形式· 由于新的方程组不是一个经典方程组,则它被变换为一个普通形式。 展开更多
关键词 水平集方法 距离函数 解的存在性和唯一性
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