30一种基于矢量数据的瓦片金字塔算法
一种基于矢量数据的瓦片金字塔算法
李海亭
武汉市勘测设计研究院
工程师，博士
摘要
由于响应速度一度成为互联网电子地图的发展瓶颈，随着瓦片地图技术的出现，地图的拖动、缩放以及不同比例尺下的快速浏览都有了很大的改善。近年来，许多互联网电子地图供应商（包括Google、Baidu、Mapbar、灵图等）都使用了这一技术。瓦片地图本质上就是把人们通用的地图作为主要地图背景，并采用预先生成的方法存放在服务器端，然后根据用户提交的不同请求，把相应的地图瓦片发送给客户端的过程。由于客户端请求的地图是预先生成，不需像传统的WebGIS那样对用户的请求进行实时计算和绘图，所以瓦片地图技术能够在地图的显示方面具有速度的优越性。地图瓦片是如何生成的，如何根据用户的请求范围实时地将相关瓦片反馈给用户，这需要建立一个良好的索引机制。本文根据基于瓦片地图机制的武汉市公益地图网（https://www.sodocs.net/doc/3718181888.html,）的实际开发应用，提出了一种基于矢量数据的瓦片金字塔算法，并探讨了该算法引发的地图变形问题及其修正方法。
关键词：瓦片金字塔；网格索引；地图变形；步长修正
1 前言
瓦片索引是当今网络电子地图发布的主要技术手段，它采用预生成思想将地图进行横向分幅和纵向分级，然后根据用户请求动态检索相应的图块并自动完成拼接。对全球进行空间划分的方法归纳起来主要有以下两种:等间隔空间划分和等面积空间划分。但在平面电子地图的表达中，瓦片索引在本质上则是地图投影变换和空间索引的融合运用，该索引模型的建立过程须根据其应用特点参考不同地图投影的变形规律。因此，瓦片索引方法研究同样也是适应新型地图产品而派生的新的研究领域，它是地图投影学研究的一个延伸。本文首先介绍基于矢量数据的地图瓦片金字塔概念，然后提出了一种采用网格索引的瓦片金字塔算法。本文还在分析该算法在特定区域引发的地图变形问题的同时进一步探讨了如何通过地图瓦片的长宽修正和经纬度步长修正两种方法解决变形问题。
2 基于矢量数据的瓦片金字塔
将指定范围内由矢量数据绘制并符号化的地图，进行纵向分级和横向分幅，根据不同的比例尺等级，按照指定尺寸(如300×240等）和指定格式(如JPEG，PNG等)进行切割，得到若干行和列的矩形图片库，这些矩形地图切片也称为地图瓦片(Map Tile) ，这些若干行和列的地图瓦片库呈现正金字塔形的数据结构。将预先生成的金字塔式地图瓦片库放置于服务器的虚拟目录中，服务器接收到客户端请求及验证后，根据客户端请求的地理范围及比例尺的大小，将预先生成的地图瓦片返回并显示在不同的客户端。
3 具体算法描述及步骤
现以世界地图为例，阐述该瓦片金字塔的主要算法。具体如下：
3.1 地图瓦片的基本约定
假设把世界地图按比例尺的大小分为16个等级，也就是说要在以后的地图切片中完成16套地图瓦片的制作。为了方便快捷的进行地图切片，同时考虑到要反映整个世界地图的特征，拟采用WGS84大地坐标系作为地图瓦片库的坐标系统，即将需要切片的矢量数据全部转换为WGS84的大地坐标系统。WGS84大地坐标系以经度和纬度反映地球上任意一点的具体位置，在相同等级的前提下，假定每张地图瓦片跨越的经纬度是相同的，并将地图瓦片的经纬度步长分为16个等级。根据实际计算的精度需要，拟采用非等比数列的步长数组。用
工作单位：武汉市勘测设计研究院，工程师
Javascript语言描述如下：
//定义地图缩放的级别
//定义地图瓦片跨越的经度步长数组
//定义地图瓦片跨越的纬度步长数组
3.2 地图瓦片的存放约束
由于地图瓦片是基于矢量数据生成的栅格图片，其本身并不具有空间位置信
息。但是每一张地图瓦片在特定的比例尺下跨越了固定的经纬度步长，所以很容易计算出该地图瓦片的具体位置信息。本文拟采用地图瓦片的文件名来标识其所在的地理位置。需要指出的是：由于地图瓦片的数量巨大，若用同一个文件夹来存放所有的地图瓦片，不仅会引起瓦片数据的管理混乱，而且对于存放地图瓦片的操作系统而言，每一个文件夹中文件的存放数量受限，很难达到地图瓦片库的存放要求。由于不同比例尺级别的地图瓦片库相对独立，故分别建立相应比例尺级别的文件夹用以存放该级别的地图瓦片，然后再根据网格索引的具体算法对该级别的地图瓦片进一步分类存放。
3.3 瓦片金字塔算法
地图瓦片的文件夹命名不是唯一的，为了方便计算的需要，拟采用缩放级别的数值作为每一套地图瓦片库文件夹的名称。实验证明：如果简单地将每一级别的地图瓦片都存放在同一个文件夹下，那么除了会遇到管理混乱和存放受限的问题外，客户端对地图瓦片的访问速度也会明显减慢。因此需要建立一种索引机制来提高这种金字塔形海量地图瓦片库的搜索速度。因为每张地图瓦片的文件名都是其地理位置信息的标识，在地图瓦片的切割过程中，假定以x_y的方式来命名，current_longitude，current_latitude分别表示当前的经度和纬度，current_level表示当前的缩放级别，用Javascript语言描述，那么最简单的索引算法是：
为避免上述瓦片管理混乱、存放受限及访问速度缓慢等问题，本文采用网格索引为海量地图瓦片库提供位置搜索服务，即假定每一个网格中包含若干行和列的地图瓦片，然后根据特定级别的瓦片数量，确定每一个网格具体的行和列的数值值。为了方便计算的需要，采用方阵来描述每一个网格。假设某一个级别方阵行数的值为M，根据该级别的地图瓦片数量设定M值。因为随着比例尺的增大，瓦片文件的数量呈非线性剧增，根据实际的计算结果，比例尺较小的M值设为10，比例尺较大的M值设为50。用Javascript语言描述如下：
//定义相应级别的网格方阵阶数数组
这样，每一个级别的瓦片库文件夹下就可以存放若干个用于索引的引擎文件夹，即引擎文件夹的名称将为地图瓦片库提供位置索引服务。上述瓦片文件名称x_y分别代表地图瓦片相对于经纬度原点(0,0)和相应经纬度步长的零点坐标值，分别用Origin_x和Origin_y来描述。对于某一级别的地图瓦片库，假设它的引擎文件夹名称为folder_x_folder_y，用Javascript语言描述，则满足：
假定应用网格索引后的地图瓦片名称仍然用x_y表示，用Javascript语言描述，则x和y的具体数值可以通过如下计算获得（％表示取余计算）：
或者是：
这样，在客户端浏览特定范围的地图瓦片库或定位某一个具体的地理位置时，就可以根据此引擎机制调用相应的地图瓦片，并返回给客户端并无缝拼接显示。引擎机制调用的地图瓦片如图1所示。地图瓦片无缝拼接的计算方法同样采用此索引原理。由于地图瓦片的索引计算是在客户端完成的，属于一种胖客户端的结构，这样便大大减轻了服务器的负担，并很好地提升了地图请求的响应速度。
引擎机制调用的地图瓦片
3.4 瓦片的定位与拼接
以定位某一个具体的地理位置来说明该引擎机制在地图瓦片库中的具体应用。根据上述设定，当前需要定位的地理坐标为(current_longitude, current_latitude)，调用的地图瓦片文件路径为Tile_path，则满足：Tile_path = 地图瓦片库文件夹+ current_level + folder_x_folder_y + "/" + x_y + .扩展名
定位某一个具体的地理要素并使该要素在地图上完整居中显示，则根据其质心及整个要素所跨越的地图瓦片计算获得。
4 算法引发的地图变形问题及其修正方法
在瓦片地图的发布过程中，所有的地图瓦片从形状来讲往往是全等的。但地球是一个不规则的椭球体，在同一个地点，跨越相同的经度和纬度，距离一般并不相等。并且，在不同的纬度带，跨越同样的经度差，距离也往往是不相等的。因此，利用上述计算方法，只有在同时满足上述两种条件的理想情况下，地图瓦片上所表示的地理要素与实际地物的长宽比才会一致。也就是说，假设地球是一个标准的球体，这种瓦片金字塔算法在赤道地区附近相对来讲是适用的。如何使该算法适用于世界范围或某一特定的区域呢？本文尝试通过地图瓦片修正和经纬度步长修正两种方法对上述算法进行改进，使其能够较真实的反映某一区域而不产生大的变形。
4.1瓦片长宽修正
瓦片长宽修正方法是指根据其特定在区域位置，在该区域范围内，通过计算同一经度和纬度所跨越的实际距离来调整地图瓦片的长宽比例关系，以此来修正瓦片上所表示地理要素的真实形状及要素间的相对位移。以北京市为例，同样假设地球为一标准的球体（这样假设的误差并不大），假设经纬度每变化一度跨越的实际地理距离为x_perlongitude、y_perlatitude，地球半径为radius_Earth，北京市的经纬度坐标为BJ_LONGITUDE，BJ_LATITUDE。则满足：
北京市的纬度坐标大约为北纬39.92度，因此，每块地图瓦片的长宽比为cos(39.92°)＝0.767。为了计算方便的需要，将瓦片的长宽比调整为4：5。在实
际计算中，设定每块瓦片大小为240像素×300像素，并同北京1954坐标系下公里格网的北京市地图相比较，没有发生大的变形，基本满足公众需要。
4.2经纬度步长修正
经纬度步长修正方法是指地图瓦片保持正方形特征，而修正每块瓦片跨越的经度或纬度步长。以纬度步长修正为例，根据上述计算，每一块瓦片的大小设定为300像素×300像素，调整每块瓦片跨越的纬度和经度的比值为4：5。即将上述地图瓦片跨越的纬度步长数组修改为：
经过上述方法进行修正，可以基本解决瓦片地图技术在特定区域范围内引发的地图变形问题。对于世界范围内的地图瓦片表达，可以通过对经纬度实行分带，然后再通过步长修正的方法来尽量减小地图变形。分带的数值越大，引发的地图变形将越小。
5 结语
本文采用网格索引为矢量地图的瓦片金字塔图库提供引擎服务，该引擎算法可以快速实现客户端地图瓦片的调用及无缝拼接显示，大大提升地图的响应速度；另外，本文还探讨了瓦片金字塔算法引发的地图变形问题，并提出了两种修正方法：即在特定的区域范围内，根据计算同一经度和纬度所跨越的实际距离，对地图瓦片自身的长宽比例关系进行修正；或者对地图瓦片跨越的经纬度步长进行修正。
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opencv实现分水岭,金字塔,均值漂移算法进行分割
using System; using System.Collections.Generic; using https://www.sodocs.net/doc/3718181888.html,ponentModel; using System.Data; using System.Drawing; using System.Linq; using System.Text; using System.Windows.Forms; using System.Diagnostics; using System.Runtime.InteropServices; using Emgu.CV; using Emgu.CV.CvEnum; using Emgu.CV.Structure; using Emgu.CV.UI; namespace ImageProcessLearn { public partial class FormImageSegment : Form { //成员变量 private string sourceImageFileName = "wky_tms_2272x1704.jpg";//源图像文件名 private Image
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变频器的V/F控制与矢量控制 U/f=C的正弦脉宽调制（SPWM）控制方式其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。因此人们又研究出矢量控制变频调速。 一、矢量控制（VC）方式 矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相－二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1（Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流），然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有划时代的意义。然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。 V/F控制与矢量都是恒转矩控制。U/F相对转矩可能变化大一些。而矢量是根据需要的转矩来调节的，相对不好控制一些。对普通用途。两者一样 1、矢量控制方式—— 矢量控制，最简单的说，就是将交流电机调速通过一系列等效变换，等效成直流电机的调速特性，就这么简单，至于深入了解，那就得深入了解变频器的数学模型，电机学等学科。 矢量控制原理是模仿直流电动机的控制原理，根据异步电动机的动态数学模型，利用一系列坐标变换把定子电流矢量分解为励磁分量和转矩分量，对电机的转矩电流分量和励磁分量分别进行控制。 在转子磁场定向后实现磁场和转矩的解耦，从而达到控制异步电动机转矩的目的，使异步电机得到接近他励直流电机的控制性能。 具体做法是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量 (励磁电流)和产生转矩的电流分量(转矩电流)分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。 2、V/F控制方式—— V/F控制，就是变频器输出频率与输出电压的比值为恒定值或成比例。例如，50HZ时输出电压为380V的话，则25HZ时输出电压为190V。 变频器采用V/F控制方式时，对电机参数依赖不大，V/f控制是为了得到理想的转矩-速度特性，基于在改变电源频率进行调速的同时，又要保证电动机的磁通不变的思想而提出的，通用型变频器基本上都采用这种控制方式。V/f控制变频器结构非常简单，但是这种变频器采用开环控制方式，不能达到较高的控制
图像分割方法总结
医学图像分割理论方法概述 医学图像分割就是一个根据区域间的相似或不同把图像分割成若干区域的过程。目前,主要以各种细胞、组织与器官的图像作为处理的对象,图像分割技术主要基于以下几种理论方法。 1.基于统计学的方法 统计方法是近年来比较流行的医学图像分割方法。从统计学出发的图像分割方法把图像中各个像素点的灰度值看作是具有一定概率分布的随机变量,观察到的图像是对实际物体做了某种变换并加入噪声的结果,因而要正确分割图像,从统计学的角度来看,就是要找出以最大的概率得到该图像的物体组合。用吉布斯(Gibbs)分布表示的Markov随机场(MRF)模型,能够简单地通过势能形式表示图像像素之间的相互关系,因此周刚慧等结合人脑MR图像的空间关系定义M arkov随机场的能量形式,然后通过最大后验概率 (MAP)方法估计Markov随机场的参数,并通过迭代方法求解。层次MRF采用基于直方图的DAEM算法估计标准有限正交混合( SFNM)参数的全局最优值,并基于MRF先验参数的实际意义,采用一种近似的方法来简化这些参数的估计。林亚忠等采用的混合金字塔Gibbs随机场模型,有效地解决了传统最大后验估计计算量庞大和Gibbs随机场模型参数无监督及估计难等问题,使分割结果更为可靠。 2.基于模糊集理论的方法 医学图像一般较为复杂,有许多不确定性和不精确性,也即模糊性。所以有人将模糊理论引入到图像处理与分析中,其中包括用模糊理论来解决分割问题。基于模糊理论的图形分割方法包括模糊阈值分割方法、模糊聚类分割方法等。模糊阈值分割技术利用不同的S型隶属函数来定义模糊目标,通过优化过程最后选择一个具有最小不确定性的S函数,用该函数表示目标像素之间的关系。这种方法的难点在于隶属函数的选择。模糊C均值聚类分割方法通过优化表示图像像素点与C各类中心之间的相似性的目标函数来获得局部极大值,从而得到最优聚类。Venkateswarlu等改进计算过程,提出了一种快速的聚类算法。 2. 1 基于模糊理论的方法模糊分割技术是在模糊集合理论基础上发展起来的,它可以很好地处理MR图像内在的模糊性和不确定性,而且对噪声不敏感。模糊分割技术主要有模糊阈值、模糊聚类、模糊边缘检测等。在各种模糊分割技术中,近年来模糊聚类技术,特别是模糊C - 均值( FCM)聚类技术的应用最为广泛。FCM是一种非监督模糊聚类后的标定过程,非常适合存在不确定性和模糊性特点的MR图像。然而, FCM算法本质上是一种局部搜索寻优技术,它的迭代过程采用爬山技术来寻找最优解,因此容易陷入局部极小值,而得不到全局最优解。近年来相继出现了许多改进的FCM分割算法,其中快速模糊分割( FFCM)是最近模糊分割的研究热点。FFCM算法对传统FCM算法的初始化进行了改进,用K - 均值聚类的结果作为模糊聚类中心的初值,通过减少FCM的迭代次数来提高模糊聚类的速度。它实际上是两次寻优的迭代过程,首先由K - 均值聚类得到聚类中心的次最优解,再由FCM进行模糊聚类,最终得到图像的最优模糊分割。
矢量数据与栅格数据
矢量数据与栅格数据 1.矢量数据 矢量数据主要是指城市大比例尺地形图。此系统中图层主要分为底图层、道路层、单位 层，合理的分层便于进行叠加分析、图形的无逢拼接以实现系统图形的大范围漫游。矢量数据一般通过记录坐标的方式来尽可能将地理实体的空间位置表现的准确无误，显示的图形一般分为矢量图和位图。 矢量数据是计算机中以矢量结构存贮的内部数据。是跟踪式数字化仪的直接产物。在矢量数据结构中，点数据可直接用坐标值描述；线数据可用均匀或不均匀间隔的顺序坐标链来描述；面状数据（或多边形数据）可用边界线来描述。矢量数据的组织形式较为复杂，以弧段为基本逻辑单元，而每一弧段以两个或两个以上相交结点所限制，并为两个相邻多边形属性所描述。在计算机中，使用矢量数据具有存储量小，数据项之间拓扑关系可从点坐标链中提取某些特征而获得的优点。主要缺点是数据编辑、更新和处理软件较复杂。 2..栅格数据 栅格数据是按网格单元的行与列排列、具有不同灰度或颜色的阵列数据。每一个单元（象素）的位置由它的行列号定义，所表示的实体位置隐含在栅格行列位置中，数据组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性或指向其属性的指针。一个优秀的压缩数据编码方案 是：在最大限度减少计算机运算时间的基点上进行最大幅度的压缩。 栅格数据是按网格单元的行与列排列、具有不同灰度或颜色的阵列数据。栅格结构是大小相等分布均匀、紧密相连的像元（网格单元）阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织。是最简单、最直观的空间数据结构，它将地球表面划分为大小、均匀、紧密相邻的网格阵列。每一个单元（象素）的位置由它的行列号定义，所表示的实体位置隐含在栅格行列位置中，数据组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性或指向其属性的指针。对于栅格结构：点实体由一个栅格像元来表示；线实体由一定方向上连接成串的相邻栅格像元表示；面实体（区域）由具有相同属性的相邻栅格像元的块集合来表示。
矢量空间数据压缩
Douglas-Peucker Douglas-Peucker算法是一种垂距限值法 ）对初始坐标点选择较为敏感，即对同一曲线压缩时， 若选择的始末坐标点不同，压缩后保留的点也不同，在两多边形之间的公共边出现“裂缝现象”。公共边对象化DP 改进算法的实现为实现该算法思想，先要提取相邻多边形的公共边，并封装成类，再分别对公共边和非公共边进行压缩。 解决方法：公共边对象化DP (1) 提取公共边—判断两个多边形有没有相交 (2) 创建公共边类—采用OOP技术并封装成类，再分别对公共边和非公共边进行压缩。 摘要：分析了常规Douglas-Peucker 算法压缩无拓扑矢量数据时产生公共边“裂缝”现象的原因，即公共边被两次或可能更多次压缩，而每次运用Douglas-Peucker 算法压缩时所选择的初始点和终点不同造成的。为此，提出了公共边对象化Douglas-Peucker改进算法。为实现此算法，首先设计了新的公共边提取算法来提取公共边，然后使用OOP 技术，把公共边的相关信息封装成类，最后根据公共边对象提供的信息对多边形的公共边和非公共边分别进行Douglas-Peucker 压缩。以广东省行政界线的SVG 矢量图为实验对象验证了该算法的有效性，分析了该算法相对于其他Douglas-Peucker 改进算法在所需辅助空间和时间效率上的优势。 关键词：Douglas-Peucker 算法；矢量数据压缩；可缩放矢量图形（SVG）；公共边对象化Douglas-Peucker 改进算法 1 引言 随着WebGIS 的迅速发展，海量空间数据在目前带宽有限的网络上的传输速度慢的问题越来越突出，因此有必要对空间数据进行压缩。对空间数据的压缩技术可分为无损压缩和有损压缩。无损压缩算法已经很成熟，最常用的有LZW 算法。而有损压缩，特别是对矢量图形（如：Mapinfo 的MID 和基于XML 的SVG 矢量数据）的有损压缩，近年来引起了不少学者的关注。目前，矢量数据压缩算法主要有：距离控制类算法，如垂距限值法、Douglas- Peucker 算法（部分文献称之为Spliting 算法）；角度控制类算法，如角度限值法；黄培之1995 年提出的具有预测功能的曲线矢量数据压缩方法[1]；以及新兴的基于小波技术的压缩方法。由于基于小波技术的压缩算法，压缩后的数据在边界处会出现变形，且压缩过程复杂、对计算机要求高等缺点，而距离计算相对于角度计算在执行效率方面的优势，使得垂距限值法，特别是Douglas-Peucker 算法（简称DP 算法）的应用较普遍。DP 算法最基本的思想是通过删除一条曲线上的非特征点而保留特征点来减少数据量。它被提出后，为了适应应用要求，很多学者对它进行了改进：（1）为了提高时间效率，John Hershberger等在文献[2]以及P.K.Agarwal 等在文献[3]中对DP 算法实现进行改进，大大减少了时间复杂度；（2）在压缩诸如公路等弯曲度很大的曲线时，有可能使本来没有自相交的曲线压缩后会自相交，为解决此问题，Wu S.T 等人在文献[4]中提出了无自相交DP 算法；（3）最近几年，陈飞翔等人以提高压缩比和减少误差为优化目标，在文献[5]和文献[6-7]分别引进遗传算法和动态规划算法，但文献[5]和文献[6]只针对单条曲线的优化压缩，没有考虑多条曲线时的情况，文献[7]虽然适用于多条曲线的优化压缩，但它没有考虑曲线间的相邻等拓扑关系，导致出现如实验结果图5 所示的部分“裂缝”现象；（4）在压缩用闭合曲线表达的多个相邻多边形时，会出现如第2.2 节那样的”裂缝”现象。因此，在空间数据压缩中有必要提出一种方案来解决此问题。文献[8-9]采取先提取相邻多边形的公共边，然后利用常规的DP 算法对其等效数据进行压缩，压缩完毕后再重建数据，按照原始的数据格式进行存储。这两种方法需要很大的辅助空间存储等效数据[8（] 或元数据[9）] 。文献[10]采取先把存在相邻关系的两个多边
《电机矢量控制技术》矢量控制综述资料
福建工程学院 研究生课程论文 课程名称电机及其系统分析教师姓名 研究生姓名 研究生学号 研究生专业电气工程 研究方向电力工程 年级一年级 所在学院信息学院 日期2016年01 月13日
评语
矢量控制技术的发展以及在应用中的改善 摘要：电机在很多场合得到了广泛的使用，因为它具有的独特优点，例如它为现代运动控制系统提供了一种具有诸多优点和适用广泛的装置。异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。在上世纪70年代西门子工程师F.Blaschke 首先提出异步电机矢量控制理论来解决交流电机转矩问题。矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。 关键词：矢量控制,异步电机,解耦 ABSTRACT:In many occasions, the motor has been widely used because it has unique advantages, such as it provides a lot of advantages and is suitable for a wide range of modern device having the motion control system. Dynamic mathematical model of the induction motor is a high order, nonlinear, strongly coupled multivariable systems. In the 1970s, Siemens engineers F.Blaschke first proposed induction motor vector control theory to solve the problem of the AC motor torque. The basic principle of vector control is achieved by measuring and controlling asynchronous motor stator current vector, based on the principle of field-oriented asynchronous motor excitation current and torque current control, respectively, so as to achieve the purpose of control of induction motor torque. Key Word ： Vector control ，Induction motor ，Decoupling 0、序言 异步电动机的数学模型是一个极其复杂的模型。总的归结起来可以异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统[1]。而且在研究三相异步电动机的复杂的数学模型中，我们常常会做出以下几方面的假设。第一，我们往往会忽略空间谐波。第 二、忽略磁路饱和。并且假设它们的自感和互感都是线性的。第三、忽略铁芯损耗。第四、不考虑频率和温度对绕组的影响。由于感应电动机的励磁和电枢都是同一个绕组，所以转矩和磁链之间就相对比较复杂。电磁转矩的物理表达式为 22?φCOS I C T T e = 可以知道感应电动机各个参量相互耦合，这也是感应电动机难以控制的根本原因[2]。由于矢量控制具有转矩控制的线性特性，控制效率很高，调节器的设计也比较容易实现。而且，速度的调节较宽在接近零转速时仍然可以带动额定负载运行，具有良好的起制动性能，所以矢量控制技术才会被人们慢慢的所利用[3]。异步电机数学模型的电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程如下： 电压方程：
金字塔算法模型初识
Web3.0的到来后基于互联网营销模式层出不穷，seo就是其中一块炙手可热的领域。本人对百度算法跟踪研究已近5年的时间，我主要从事的是算法逆向，一直以来，也跟着我现在所在的网彩传播得SEO团队一起，也就是通过一些相关指标来判断百度排名规则。 在叙述百度算法之前我先讲一下我在前不久之前看到百度搜索研发部博客中的一篇文章《浅谈网页搜索排序中的投票模型》里面叙述了美国的选举制度，这其实就是百度的其中一种投票体系的原型，我是这么认为的。用一张简单的图来阐述一下整个过程： 看了上图我相信大家都应该明白，排序的残产生应该是在“总数据库”和百度服务器之间发生的变化，百度蜘蛛会采集很多内容回来，全部存放入总服务器，总服务器通过规则判断筛选后最终在web 服务器上放出页面给出排序，其实就是在“总数据库”发生了一些列的算法变化。当然我这边阐述的内容中的各个服务器和名称全部是我个人定义，但基本的逻辑应该是如此的，按照数据分析的原则：数据收集——数据处理——数据分析仪——数据展现，其实就很能概括百度这一行为。 虽然百度一方面做着推广竞价，一方面又希望给广大用户一个良好的检索体验，可能很多seoer 又恨又爱，但是根据官方的各种文本我们还是姑且相信百度搜索研发部门还是希望给用户一个好的检索体验。 说到了这里我不得不用一张图来给大家展示一下，什么是金字塔模型：
看了这图后，可能有限人应该会有质疑，这很像漏斗原理，对！没错，就跟漏斗原理很像，但是没用金字塔来的励志，大家都希望能够获得金字塔最高峰。 排序筛选过程又是如何的呢？我们引用一下百度搜索研发部文章内的一段内容： “系统里有n个网页，有m个特征（页面质量、页面内容丰富度、页面超链、文本相关性等）对n个网页有不同的打分，如何根据这些特征的”投票“，选出最适合放在第一位的网页呢？ 从选举的例子中，我们可以得到的几个启示： 1. 设计算法时，要避免出现“赢者通吃”带来的信息丢失问题。 2. 不要因为某几个特征特别好，就把某个网页排到最前，或者因为某几个特征特别差，就把某个网页抛弃。 3. 最合适放在首位的网页不一定是在每个特征上都最好，而应该是能够兼顾所有特征，综合表现最好的那个。 4. 搜索引擎使用者对搜索结果的点击行为，可以看成是对搜索结果进行的“投票”，这样的“投票”信息的使用方式，也要注意考虑是否会带来选举过程中出现的种种不合理。
图像金字塔实验
学生实验报告
实验报告注意事项 1. 课前必须认真预习实验，认真书写预习报告，了解实验步骤，未预习或预习 达不到要求的学生不准参加实验； 2. 实验完毕，必须将结果交实验指导教师进行检查，并将计算机正常关机、将 仪器设备、用具及椅子等整理好，方可离开实验室； 3. 按照实验要求书写实验报告，条理清晰，数据准确； 4. 当实验报告写错后，不能撕毁，请在相连的实验报告纸上重写； 5.实验报告严禁抄袭，如发现抄袭实验报告的情况，则抄袭者与被抄袭者该次 实验以0分计； 6. 无故缺实验者，按学院学籍管理制度进行处理； 7. 课程结束后实验报告册上交实验指导教师，并进行考核与存档。
实验项目( ) —预习报告 实验 名称 图像金字塔实验 实验目的及要求1、了解图像采样的概念，以及采样与分辨率变化之间的关系。 2、通过仿真实验，理解图像金字塔的含义。 3、通过拉普拉斯残差金字塔，观察四层图像金字塔的实验结果，掌握利用残差重构原图像的原理与过程。 实验内容及原理实验内容： 1、利用OpenCV 完成图像四个图像层方面的采样并显示。 依据OpenCV自带两种图像金字塔函数，实现四层图像采样并显示。 2、利用拉普拉斯图像金字塔原理，实现四层图像采样并显示。 实验原理： 图像金字塔是图像中多尺度表达的一种，最主要用于图像的分割，是一种以多分辨率来解释图像的有效但概念简单的结构。图像金字塔最初用于机器视觉和图像压缩，一幅图像的金字塔是一系列以金字塔形状排列的分辨率逐步降低，且来源于同一张原始图的图像集合。其通过梯次向下采样获得，直到达到某个终止条件才停止采样。 拉普拉斯金字塔：用来从金字塔低层图像重建上层未采样图像，在数字图像处理中也即是预测残差，可以对图像进行最大程度的还原，配合高斯金字塔一起使用。拉普拉斯金字塔中的图像可用对高斯金字塔中相邻两层图象的相减而近似得到。需先将图像在较粗的尺度（较高的层次）上扩展。扩展比减少尺寸的压缩困难，因为缺少的信息需要通过插值来得到。 如果想放大图像，则需要通过向上取样操作得到，具体做法如下： （1）将图像在每个方向扩大为原来的两倍，新增的行和列以0填充. （2）使用先前同样的内核(乘以4)与放大后的图像卷积，获得“新增像素”的近似值。 得到的图像即为放大后的图像，但是与原来的图像相比会发觉比较模糊，因为在缩放的过程中已经丢失了一些信息，如果想在缩小和放大整个过程中减少信息的丢失，这些数据形成了拉普拉斯金字塔。 拉普拉斯金字塔在图像融合中有所应用，方法是首先对两个待融合图像求拉普拉斯残差金字塔，然后用模板对每一级残差图像进行融合得到融合后图像的残差金字塔，然后对这个金字塔进行重构就能得到最终的融合图像，图像各尺度细节得到保留。
航空发动机推力矢量技术揭秘
航空发动机推力矢量技术揭秘 一.概述 推力矢量技术是指发动机推力通过喷管或尾喷流的偏转产生的推力分量来替代原飞机的操纵面或增强飞机的操纵功能，对飞机的飞行进行实时控制的技术。对它的应用，还得依靠计算机、电子技术、自动控制技术、发动机制造技术、材料和工艺等技术的一体化发展。 利用推力矢量技术到新设计和改型的下一世纪军用飞机上，的确是一个有效的技术突破口，它对战斗机的隐身、减阻，减重都十分有效。 推力矢量技术能让发动机推力的一部分变成操纵力，代替或部分代替操纵面，从而大大减少了雷达反射面积；不管迎角多大和飞行速度多低，飞机都可利用这部分操纵力进行操纵，这就增加了飞机的可操纵性。由于直接产生操纵力，并且量值和方向易变，也就增加了飞机的敏捷性，因而可适当地减小或去掉垂尾，也能替代其他一些操纵面。这对降低飞机的可探测性是有利的，也能使飞机的阻力减小，结构重减轻。因此，使用推力矢量技术是解决设计矛盾的最佳选择。许多年来，美、俄等国作了大量的飞行试验，证明了利用推力矢量技术的确能达到预定的目的。 1991年4月海湾战争结束后，五角大楼拿出500亿美元，研制不同于F-117的新型隐身飞机，使用了推力矢量技术，于是就有了基本满足上述多种要求的F-22战斗机。俄罗斯开展隐身和推力矢量技术的应用研究包括，米格1.44利用发动机向不同方向发出的气流的反作用力可以迅速改变方向。《简氏防务周刊》在1992年就说俄罗斯人已经超越了F-117，直接研制出了现代的超声速攻击机，成了F-22的竞争对手。 二.技术分类及对飞机总体性能的影响 2.1折流板 70年代中期，德国MBB公司的飞机设计师沃尔夫岗·赫尔伯斯提出利用控制发动机尾喷流的方向来提高飞机的机动能力。1985年美国国防预研局和MBB公司联合进行了可行性研究，1990年3月，美国Rockwell公司、Boeing公司和德国MBB公司共同研制的在发动机尾喷口装有可改变推力方向的3块碳纤维复合材料舵面的试验验证飞机X-31出厂，并进行了试飞，其舵面可相对发动机轴线偏转±10°，在迎角为70°时仍能操作自如，并具有过失速机动能力[1,2]。 从1993年11月－1994年年底，在X-31与F-18之间进行了一系列的模拟空战，在X-31飞机不使用推力矢量技术与F/A-18飞机同向并行开始空中格斗的情况下，16次交战中F-18 赢了12次；而在X-31使用推力矢量技术时66次交战X-31赢了64次[3]。此外，美国在 F-14和F-18上分别安装折流板进行了试验。 一般来说，折流板方案是在飞机的机尾罩外侧加装3或4块可作向内、向外径向转动的尾板，靠尾板的转向来改变飞机尾气流的方向，实现推力矢量。这种方案的特点是发动机无需做任何改装，适于在现役飞机上进行试验。其优点是结构简单，成本较低，作为试验研究有一定价值。但有较大的死重和外廓尺寸，推力矢量工作时效率低，对飞机隐身和超音速巡航不利，所以它仅是发展推力矢量技术的一种试验验证方案。 2.2 二元矢量喷管 二元矢量喷管是飞机的尾喷管能在俯仰和偏航方向偏转，使飞机能在俯仰和偏航方向上产生垂直于飞机轴线附加力矩，因而使飞机具有推力矢量控制能力。二元矢量喷管通常是矩形的，或者是四块可以配套转动的调节板。二元矢量喷管的种类有：二元收敛－扩散喷管 （2DCDN）、纯膨胀斜坡喷管（SERN）、二元楔体式喷管（2DWN）、滑动喉道式喷管（STVN）
矢量曲线压缩
矢量曲线压缩 摘要本文介绍了矢量数据的压缩方法的几种算法，通过对不同的数据压缩算的比较，总结出一种使曲线点数据压缩后，数据量变小，压缩合理的处理算法。同时运用AutoCAD2004二次开发编程技术，以Visual C++.NET为编程工具将以实现。 关键词矢量数据压缩阀值曲线 矢量数据是我们日常生产和作业中，使用非常普遍的一种数据类型。在使用中，有时需要对矢量数据进行压缩，多余的数据不仅浪费了较多的存贮空间，也加大了数据转换的处理量。矢量数据压缩的目的是删除冗余数据，减少数据的存贮量，节省存贮空间，加快后继处理的速度。 压缩算法： 矢量数据的压缩方法常用的有间隔取点法、垂距法、偏角法、道格拉斯—普克法(Douglas-Poiker)等。在保证压缩曲线形状不变的情况下，最大限度的压缩曲线点数。曲线压缩的关健是定义压缩的阀值，曲线压缩的阀值不同决定了不同算法的多样性。本文通过在以有矢量压缩算法中的比较,以十分突出的压缩算法的思想，用Visual C++.NET编写的程序，实现对曲线的压缩。 间隔取点法 就是在保留首末点的前题下，每隔一个点取一点，或者压缩那些离已选点比规定距离更近的点，这种方法可以大量压缩曲线点数。但不能恰当地保留曲线方向上曲率的特征点。在编写程序方面可以很好的实现。 线段法 线段过滤法是指当某一段的长度小于某一值时，舍去该段的两段点，以中点代替该段，如右图所示。在图中，曲于线段BC的小度小于线段的过滤值，因此舍去该段的两段点，以中点E代替该段,如虚线所示。线段的过滤值是由作图时数据精度面定，因没有明确规定，编程时要定输入参数。 垂距法 是从第一点开始依次筛选，排除冗余点。即以和线点为起点，计算第二点到第一点和第三点所构成的直线的距离，如果该距离大于某一阀值，则保留第二点，