实验一 三维数据测量与预处理
专业 模具设计与制造 班级 11模具3班 姓名 陈飞 日期2012/9/23
小组成员 陈传娜 刘斌 陆孝国 房红永 房绍海
一、实验目的
1. 掌握一种非接触光学测量设备三维扫描测量的方法
2. 掌握Geomagic Studio 软件点阶段数据处理的方法，熟悉点阶段数据处理主要命
令的使用。
二、实验要求
完成实物的三维数据测量及点阶段的数据处理，得到一个
完整的多边形数据模型。
三、所需的设备、仪器、工具或材料
1. 扫描实物（学生自己准备）
2. 柯尼卡美能达VIVID910扫描仪
3. Geomagic Studio10.0逆向设计软件
4. 电脑
四、实验步骤及方法
（一）数据的测量
a. 测量件的准备，由于本组扫描物体反光效果不佳，因此给
呗扫描物体喷涂上显像剂；且被扫描物体表面特征比较明显所
以不再该扫描物体上做点标记。
b. 启动Konica Minolta VIVID 910三维扫描仪，再启动电脑，
打开Geomagic Studio 10.0。点击工具栏上的“插件”按钮出现
图1所示的对话框。
c. 调整扫描仪与实物之间的距离与视角，保证实物在显像框
的中心位置。 d. 点击图 1所示对话框中的 Scan 按钮，开始扫描。等待数秒后，显像框更新为图2所示，根据出现的点的色谱，分析数据的质量，偏红表示太近，偏蓝表示实物离扫描仪稍远。呈现绿色最好。
图1 插件对话框
图2
f.点击图1所示对话框的“NEXT”按钮，完成一个视角的扫描。
g．将扫描物选择一个角度，重复步骤（d）（f），直至所有实体都被扫描到。
h.点击“确定”按钮，完成扫描
（二）数据的预处理
1．将扫描数据导入Geomagic Studio软件，删除每片点云数据体外孤点
a.选中所有扫描的文件，点击Sacn-000删除多余体外孤点，删除时应该多方位旋转图片以保证删除的孤点更多
b.点击Ait+2 更换扫描文件，删除扫描文件中多余的体外孤点，删除时应该多方位旋转图片以保证删除的孤点更多
c.重复b操作，直到所有扫描文件中的体外孤点删除。最终如图3所示
图3
2．手动注册点云数据
a.选中所有扫描文件，点击Geomagic Studio10.0软件中工具-注册-手动注册
b.在固定和浮动两栏中分别选择扫描文件，在固定和浮动2个视框中将扫描文件大致位置对齐
c.选择1点注册，并在固定和浮动2个视框中的扫描文件上点击大致位置相同的同一点
d.查看统计栏中平均距离与标准偏差，是否在范围之内，如否或者等测视图不符合就点击‘取消’按钮，重复‘b’‘c’‘d’操作，如若符合标准点击‘下一个’按钮进行下一张图片注册如图4所示
图4
e.在浮动栏中选择另外的扫描文件，在固定和浮动2个视框中将扫描文件大致位置对齐
f.选择1点注册（或者n点注册视情况而定），并在固定和浮动2个视框中的扫描文件上点击大致位置相同的同一点（如若选择n点注册必须点击大致位置相同的点3个以上）
g. 查看统计栏中平均距离与标准偏差，是否在范围之内，如否或者等测视图不符合就点击‘取消’按钮，重复‘b’‘c’‘d’操作，如若符合标准点击‘下一个’按钮进行下一张图片注册（如若选择n点注册，还需点击‘注册器’按钮）
h.重复‘e’‘f’‘g’操作，知道所有扫描文件或者所有有用的扫描文件全都手动注册好后，点击‘确定’按钮退出手动注册
3. 全局注册点云数据
a.经过手动注册所有扫描文件已自动成组，选中组1
b.点击工具-注册-全局注册，所有数据默认点击‘确定’按钮如图5所示
图5
4. 合并点云数据
a.选中组，点击点-合并，‘局部噪音降低‘选中无，‘目标三角形’改成250000，其他数
据默认点击‘确认’按钮结束此操作如图6所示
图6
b.查看合并后的图像，发现扫描件部分缺少空当较大不适合做‘填充孔’命令，并且考虑
到扫描时可能部分位置扫描效果不佳，因此正对缺少部分对扫描件进行在一步扫描取数据，
重复（一）（二）步骤，直到合并后的图像不在有明显的缺少部分时即停止如图7所示
图7
五、思考题
1. 减少噪音时，参数选项中自有曲面、菱柱形对应哪种模型作选择？
答：自由曲面形：曲面较光滑，多数用于工艺品
菱柱形：具有小的锐边或小的细节特征并且需要保留的物体。多用于机械零件
2. 分析实物测量和点阶段处理产生数据误差的因素。
答：因为实际扫描过程中多多少少都会受到一些人为的或外界的原因所带来的影响，因此在测量过程中就会产生许多误差。例如：标记点的覆盖、显影剂喷的不均匀、外界光线的影响、噪音的影响等等。另外，在数据处理时因为是手工删除体外孤点所以有些靠近物体的点没有删除掉，再取出标记点再重新构造曲面时也会造成误差，并且在尖锐的边和边界附近的数据中有许多的坏点，这些是去除不掉的这样就会造成曲面偏离原来的位置及造成误差。3．多视觉数据拼合时，手动注册的方式有哪几种？在使用不同的注册方式时，应注意哪些问题？
答：手动注册的方式分为：“1点注册”和“n点注册”。
“1点注册”：可以通过在固定窗口和浮动窗口的模型上各选择一个对应点，即可实现两个模型的注册。在执行该命令时，两个窗口的视角必须相近，才能保持一定的精度，否则注册不能正确工作。要尽量选择好地点是获得好的对齐的关键，以使它们几乎正确地在零件的相同位置。
“n点注册”：是在固定窗口和浮动窗口各选择3个及以上的对应点，进行模型的注册。3点不能在一条直线上。对各模型的方位没有严格的要求。一般情况下，选择的点数越多，
注册精度越高。
逆向工程也称反求工程，是指用一定的测量手段对实物或模型进行测量，根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物CAD模型的过程。它改变了从图样到实物的传统设计模式，为产品的快速开发和创建设计提供了一条新途径。GEOMAGIC STUDIO 由美国RAINDROP公司出品，是逆向工程中应用最广泛的软件之一!利用 GEOMAGIC STUDIO可轻易根据实物零部件扫描所得的点云数据创建出完美的多边形模型和网格，并自动转换为NURBS曲面，生成准确的数字模型!软件的工作流程与逆向工程技术的工作流程大致相似,其工作流程为点数 据阶段———多边形阶段———成形阶段。点数据阶段主要测量的数据点进行预处理,在多边形阶段主要是通过对多边形的编辑的已达到拟合曲面所需要的的优化数据,成形阶段是根据前一阶段编辑的数据,自动识别特征、创建ＮＵＲＢＳ曲面。NURBS是Non-Uniform Rational B-Splines的缩写,意为非统一有理B样条。简单地说,NURBS造型总是由曲线和曲面来定义的,所以要在NURBS曲面上生成一条有棱角的边是很困难的。正因为如此,NURBS曲面特别适合做出各种复杂的曲面造型和表现特殊的效果,如人的面貌或流线型的跑车等。 1.点数据处理 扫描仪得到的数据会引入数据误差而且数据量庞大，为了后续工作方便准确进行需要去除数据中的坏点、减少噪音、平滑数据、分块数据整合对齐、在保证精度和特征的条件下进行数据精简。同时由于测量方法和测量设备的影响会出现数据缺口，这就需要对数据进行编辑来补齐数据。数据处理主要有一下几个方面： ●噪声过滤 ●数据光顺 ●数据精简 2.多边形处理阶段 多边形处理阶段是在点云数据封装后通过一系列技术处理得到完整的多边形数据模型，为曲面处理打下基础。 在多边形处理阶段首先要“创建流型”来删除模型中非流型的三角形数据，否则在后续处理中由于存在非流型的三角形而无法继续处理。对于片状的模型可以创建“打开”的流型，对于封闭的多边型模型可以创建“封闭”的流型!本例中叶片模型需要创建“封闭”的流型来删除非流型的三角形。 即使是不同的模型,对于点阶段和多边形阶段的操作都相类似,以上涉及的命令在任何模型点云的处理过程中几乎都会用到。一般情况下,多边形阶段编辑的好坏将决定最终曲面质量的好坏,因为多边形阶段的编辑结果直接进入下一个阶段:成形阶段。 将经过综合处理的点云用Polygon Mesh(多边形网格)进行封装。操作如下,点击Points(点)——Wrap(封装),点击Surface(曲面)选项,点击OK(确定)即得到初始三角网格曲面。多边形处理阶段即是在此基础上进行后续的修饰处理,具体的操作包括: a.孔洞修补。由于扫描过程中在标记处或者点云缺失处存在三角面的孔洞，需要对其进行修补以获得完整的曲面。孔的填充方法有三种: 部孔、边界孔和搭桥。针对模型中不同类型的孔，合理选择填充方法; 另外，对于边界比较杂乱的孔，可采取“先删后补”的方法使曲面模型更加光滑。用边界选择工具将边界上的三角面选中并删除,直到孔洞周边的三角面无翘曲、曲率基本一致。选取“基于曲率填充”选项进行修补,可获得近乎无痕迹的修补效果。某些部位虽无孔洞但三角面杂乱,也可以删掉杂乱三角形再进行修补。 b.去除毛刺。质量不好的点云重叠在一起,得到的三角网格曲面比较粗糙,需要进行光顺处理,以保证曲面质量。操作如下,点击Polygons(多边形)——Remove Spikes(去除毛刺),
实验一：逆向工程技术实验三维测量操作 一、实验目的 了解逆向工程的基本原理和工作流程，初步掌握使用柔性关节臂式三坐标扫描仪系统对样件进行测量的方法，并了解利用测量所得的数据进行三维重构的过程。 二、实验的主要内容 样件外形测量与三维重构。 三、实验设备和工具 柔性关节臂式三坐标扫描系统 装有IMAGEWARE软件的计算机 四、实验原理 1、三维测量的方法简介 不同的测量对象和测量目的，决定了测量过程和测量方法的不同。 2、非接触式测量的三角测量原理 激光探头的测量原理目前均以三角法为主。如下图所示，激光由激光二氧化碳激光发生器产生，经聚光透镜（F1）投射到工件表面，由于光束反射作用，部份光源经固定透镜（F2）聚焦后投射在光传感器（D）上。当物体沿y方向上下运动或者探头沿y方向移动，其散射光投射在光传感器的位置（X）亦将改变。 2、柔性关节臂式三坐标扫描仪系统简介 柔性关节臂式三坐标扫描仪系统由柔性关节臂式（FARO）三坐标测量机和Kreon激光扫描系统构成。 Kreon激光扫描系统是基于激光截面三角测量的原理，对工件表面进行非接触式的扫描，在激光线条上采集非常密集的数字化(坐标)点，通过与电子控制器(ECU)的连接，记录激光线与工件相交的位置。摄像机摄取激光线位置获得立体影像，ECU电子控制器对每条激光线条上所记录的600个坐标点在Z轴方向的位置，以初始校正时所记录的绝对零位为依据作重复计算。 3、三坐标测量技术在逆向工程上的应用 测量数据的三维实体重构是目前逆向工程领域研究的“瓶颈”，实际应用中，因原始数据的获取方式、三维重构支撑环境、三维重构方法和目标不同，其理论依据、技术路线、算法和工作内容有较大差异。 数据压缩、曲线曲面的光顺处理噪声去除、数据匀化数据预处理曲面重构特征提取与数据分块 五、实验方法和步骤 1、Kreon激光扫描系统数据处理”-->“SELECT MACHINE”，在对话框中选“FARO Arm.par”，按OK，跟着会出现一个读取ECU的进程。 “Services”-->“Positioning” 将工件放在台面上使扫描头能扫到所有要扫的面。被扫工件应先喷上显像剂 Digitization --> Add digitization：Name(Path) 按Run digitization定义步距、频率等 按Record开始扫描，一个方向扫完后，可用Face检查，未扫到部分再换方向局部补扫。将已扫的结果点云过滤。 将结果输出，保存为逆向工程软件所用的格式文件。 2、在逆向工程软件中处理测量所得的数据，并进行曲面重构，得到计算机三维模型，最后在三维CAD软件中完成样件的三维造型设计。
3D打印实验报告 姓名： _____________________ 学号： _____________________ 指导老师： __________________ XXXX 大学XXXX 学院 20XX年1月 一、实验目的 1.学习并了解3D打印方法的原理。 2.学会3D打印的方法并能制造出产品。 二、实验内容及原理 3D打印是一种通过材料逐层添加制造三维物体的变革性、数字化增材制造技术，它将信息、材料、生物、控制等技术融合渗透，将对未来制造业生产模式与人类生活方式产生重要影响。目前3D打印机主要采用两种技术，第一种是通过沉积原材料制造物体，第二种是通过黏合原材料制造物体。 第一种我们称之为“选择性沉积打印机”一一将原材料沉积为层，这类打印机通过打印头注射、喷洒或挤压液体、胶状物或粉末状的原材料。家庭或办公室应用的通常是沉积型3D打印机，这是因为激光或工业热风枪相对来说容易产生危险。 第二种是将原材料黏合在一起的打印机通常是利用激光或在原材料中加入某种黏合剂来实现，这类打印机被称作“选择性黏合打印机”一一利用热或光固化粉末或光敏聚合物。 3D打印机可以打印自己设计的模型，也可以打印通过逆向工程技术获得的物体模型，该技术的核心内容是根据测量数据建立实物或样件的数字化模型。零件的数字化是通过特定 的测量设备和测量方法获取零件表面离散点的几何坐标数据，在这基础上进行复杂曲面的建模、评价、改进和制造。常见的测量技术主要有接触式测量和和光学测量。这里主要介绍光学测量中的结构光测量法。 结构光测量法是将一定图案的光投影到物体表面上，从而增强物体表面各点之间的可区分性，降低图像点对匹配的难度，提高匹配算法的精度和可靠性。如图是结构光双目测量系
课程实验报告课程名称：计算机系统基础 专业班级： 学号： 姓名： 指导教师： 报告日期：年月日 计算机科学与技术学院
目录 实验1： (1) 实验2： (7) 实验3： (24) 实验总结 (34)
实验1：数据表示 1.1 实验概述 实验目的：更好地熟悉和掌握计算机中整数和浮点数的二进制编码表示。 实验目标：加深对数据二进制编码表示的了解。 实验要求：使用有限类型和数量的运算操作实现一组给定功能的函数。 实验语言：c。 实验环境：linux 1.2 实验内容 需要完成bits.c中下列函数功能，具体分为三大类：位操作、补码运算和浮点数操作。 1）位操作 表1列出了bits.c中一组操作和测试位组的函数。其中，“级别”栏指出各函数的难度等级（对应于该函数的实验分值），“功能”栏给出函数应实现的输出（即功能），“约束条件”栏指出你的函数实现必须满足的编码规则（具体请查看bits.c中相应函数注释），“最多操作符数量”指出你的函数实现中允许使用的操作符的最大数量。 你也可参考tests.c中对应的测试函数来了解所需实现的功能，但是注意这些测试函数并不满足目标函数必须遵循的编码约束条件，只能用做关于目标函数正确行为的参考。 表1 位操作题目列表
2）补码运算 表2列出了bits.c中一组使用整数的补码表示的函数。可参考bits.c中注释说明和tests.c中对应的测试函数了解其更多具体信息。 表2 补码运算题目列表 3）浮点数操作 表3列出了bits.c中一组浮点数二进制表示的操作函数。可参考bits.c中注释说明和tests.c中对应的测试函数了解其更多具体信息。注意float_abs的输入参数和返回结果（以及float_f2i函数的输入参数）均为unsigned int类型，但应作为单精度浮点数解释其32 bit二进制表示对应的值。 表3 浮点数操作题目列表
012. 数据预处理（1）——剔除异常值及平滑处理测量数据在其采集与传输过程中，由于环境干扰或人为因素有可能造成个别数据不切合实际或丢失，这种数据称为异常值。为了恢复数据的客观真实性以便将来得到更好的分析结果，有必要先对原始数据（1）剔除异常值； 另外，无论是人工观测的数据还是由数据采集系统获取的数据，都不可避免叠加上“噪声”干扰（反映在曲线图形上就是一些“毛刺和尖峰”）。为了提高数据的质量，必须对数据进行（2）平滑处理（去噪声干扰）； （一）剔除异常值。 注：若是有空缺值，或导入Matlab数据显示为“NaN”（非数），需要①忽略整条空缺值数据，或者②填上空缺值。 填空缺值的方法，通常有两种：A. 使用样本平均值填充；B. 使用判定树或贝叶斯分类等方法推导最可能的值填充（略）。 一、基本思想： 规定一个置信水平，确定一个置信限度，凡是超过该限度的误差，就认为它是异常值，从而予以剔除。
二、常用方法：拉依达方法、肖维勒方法、一阶差分法。 注意：这些方法都是假设数据依正态分布为前提的。 1. 拉依达方法（非等置信概率） 如果某测量值与平均值之差大于标准偏差的三倍，则予以剔除。 3x i x x S -> 其中，11 n i i x x n ==∑为样本均值，1 2 211()1n x i i S x x n =?? ??? =--∑为样本的标准偏差。 注：适合大样本数据，建议测量次数≥50次。 代码实例（略）。 2. 肖维勒方法（等置信概率） 在 n 次测量结果中，如果某误差可能出现的次数小于半次时，就予以剔除。 这实质上是规定了置信概率为1-1/2n ，根据这一置信概率，可计算出肖维勒系数，也可从表中查出，当要求不很严格时，还可按下列近似公式计算：
实验二、数据预处理
实习二、数据预处理 一、预处理简介 ERDAS IMAGING数据预处理模块是由一组实用的图像数据处理工具构成，包括生成单值图像（Creat New Image）、三维地形表面（Create Surface）、图像分幅裁剪（Subset Image）、图像几何校正（Image Geometric Correction）、图像拼接处理（Mosaic Images）、非监督分类（Unsupervised Classification）、以及图像投影变换（Reprojection Images）等，主要是根据工作区域的地理特征和专题信息提取的客观需要，对数据输入模块中获取的IMG图像文件进行范围调整、误差校正、坐标转换等处理，以便进一步开展图像解译、专题分类等分析研究。 数据预处理模块简称Data Preparation或DataPrep，可以通过两种途径启动： ERDAS图标面板菜单条：Main→Data Preparation→Data Preparation菜单（图2.1）ERDAS图标面板工具条：点击DataPrep 图标→Data Preparation菜单（图2.1） 图2.1 Data Preparation菜单 从图2.1可以看出，ERDAS IMAGIMG数据预处理模块包括了7项主要功能，其中第一项
功能（生成单值图像）比较简单，第六项功能（非监督分类）将在图像分类中进行说明。下面将主要介绍其余五项功能，重点是图像几何校正和图像拼接处理，因为这两项操作是从事遥感应用研究必须开展的基本工作过程。 二、三维地形表面（3D Surfacing） 三维地形表面工具允许用户在不规则空间点的基础上产生三维地形表面，所支持的输入数据类型包括：ASCII码点文件、ArcInfo的Coverage点文件和线文件，ERDAS IMAGING 的注记数据层，以及栅格图像文件IMG。 所有输入数据必须具有X、Y、Z值，三维地形表面工具所应用的TIN插值方法，所输出的是一个连续的栅格图像文件。每一个已知的空间点在输出的地形表面上保持Z值不变，而没有Z值的空间点，其输出表面的Z值是基于TIN 其周围的已知点插值计算获得的。 在三维地形表面工具中提供了两种TIN插值方法：线性插值（Linera）与非线性插值（non-linear）。线性插值方法是应用一次多项式方程进行计算，输出的TIN三角面是一些有棱角的平面；非线性插值方法应用五次多项式方程进行计算，输出的是平滑表面，这种情况下，TIN 三角面不是一个平面，而是具有弹性的曲面。线性插值方法速度快但结果简单，而非线性插值方法产生基于不规则分布数据集的非常连续的、圆滑的表面结果。 1.启动三维地形表面（Surfacing Create Surface） ERDAS 图标面板菜单条：Main→Data Preparation菜单 →选择Create Surface→打开3D Surfacing对话框（图2.2）ERDAS 图标面板工具条：点击Data Pre
数据挖掘实验报告（一） 数据预处理 姓名：李圣杰 班级：计算机1304 学号：1311610602
一、实验目的 1.学习均值平滑，中值平滑，边界值平滑的基本原理 2.掌握链表的使用方法 3.掌握文件读取的方法 二、实验设备 PC一台，dev-c++5.11 三、实验内容 数据平滑 假定用于分析的数据包含属性age。数据元组中age的值如下（按递增序）：13, 15, 16, 16, 19, 20, 20, 21, 22, 22, 25, 25, 25, 25, 30, 33, 33, 35, 35, 35, 35, 36, 40, 45, 46, 52, 70。使用你所熟悉的程序设计语言进行编程，实现如下功能（要求程序具有通用性）： (a) 使用按箱平均值平滑法对以上数据进行平滑，箱的深度为3。 (b) 使用按箱中值平滑法对以上数据进行平滑，箱的深度为3。 (c) 使用按箱边界值平滑法对以上数据进行平滑，箱的深度为3。 四、实验原理 使用c语言，对数据文件进行读取，存入带头节点的指针链表中，同时计数，均值求三个数的平均值，中值求中间的一个数的值，边界值将中间的数转换为离边界较近的边界值 五、实验步骤 代码 #include
电子科技大学 实 验 报 告 学生姓名：马侬 学号：20152*03**0* 指导教师：何兴高 日期：2016.7.15
一．题目名称：简易记事本软件逆向分析 二．题目内容 由于记事本功能简单，稍有经验的程序员都可以开发出与记事本功能近似的小软件，所以在一些编程语言工具书上也会出现仿照记事本功能作为参考的示例。为了便于分析因此选取了一个简易的记事本，因此本实验将着重研究从源程序到机器码的详细过程而不注重程序本身的功能。另一方面简易源程序代码约130多行。本实验目的是了解源程序是怎么一步步变成机器码的又是怎么在计算机上运行起来的。 三．知识点及介绍 利用逆向工程技术，从可运行的程序系统出发，运用解密、反汇编、系统分析、程序理解等多种计算机技术,对软件的结构、流程、算法、代码等进行逆向拆解和分析，推导出软件产品的源代码、设计原理、结构、算法、处理过程、运行方法及相关文档等。随着用户需求的复杂度越来越高软件开发的难度也在不断地上升快速高效的软件开发已成为项目成败的关键之一。为了提高程序员的产品率开发工具的选择尤为重要因为开发工具的自动化程度可以大大减少程序员繁琐重复的工作使其集中关注他所面临的特定领域的问题。为此当前的IDE不可避地要向用户隐藏着大量的操作细节而这些细节包含了大量的有价值的技术。 四．工具及介绍： 在对软件进行逆向工程时，不可避免地需要用到多种工具，工具的合理使用,可以加快调试速度，提高逆向工程的效率。对于逆向工程的调试环节来说，没有动态调试器将使用的调试工作很难进行。可以看出，各种有效的工具在逆向工程中占据着相当重要的地位，有必要对它们的用法做一探讨。 PE Explorer简介：PE Explorer是功能超强的可视化Delphi、C++、VB程序解析器，能快速对32位可执行程序进行反编译，并修改其中资源。 功能极为强大的可视化汉化集成工具，可直接浏览、修改软件资源，包括菜单、对话框、字符串表等；另外，还具备有W32DASM 软件的反编译能力和PEditor 软件的PE 文件头编辑功能，可以更容易的分析源代码，修复损坏了的资源，可以处理PE 格式的文件如：EXE、DLL、DRV、BPL、DPL、SYS、CPL、OCX、SCR 等32 位可执行程序。该软件支持插件，你可以通过增加插件加强该软件的功能，原公司在该工具中捆绑了UPX 的脱壳插件、扫描器和反汇编器.，出口，进口和延迟导入表的功能，使您可以查看所有的可执行文件使用的外部功能，和其中包含的DLL或库的基础上进行分类
逆向工程也称反求工程,就是指用一定得测量手段对实物或模型进行测量,根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物CAＤ模型得过程。它改变了从图样到实物得传统设计模式,为产品得快速开发与创建设计提供了一条新途径、ＧEOMAGIC ＳTＵDIＯ由美国RＡＩＮＤＲOP公司出品,就是逆向工程中应用最广泛得软件之一！利用GEＯMAGIC ＳTUDIO可轻易根据实物零部件扫描所得得点云数据创建出完美得多边形模型与网格,并自动转换为NURBS曲面,生成准确得数字模型!软件得工作流程与逆向工程技术得工作流程大致相似,其工作流程为点数 据阶段———多边形阶段———成形阶段、点数据阶段主要测量得数据点进行预处理,在多边形阶段主要就是通过对多边形得编辑得已达到拟合曲面所需要得得优化数据,成形阶段就是根据前一阶段编辑得数据,自动识别特征、创建NＵRBS曲面。NURＢS就是Non—Uniｆｏrm RaｔionａｌB－Splines得缩写,意为非统一有理B样条、简单地说,NＵRBS造型总就是由曲线与曲面来定义得,所以要在NＵRBS曲面上生成一条有棱角得边就是很困难得、正因为如此,NURBS曲面特别适合做出各种复杂得曲面造型与表现特殊得效果,如人得面貌或流线型得跑车等、 1、点数据处理 扫描仪得到得数据会引入数据误差而且数据量庞大,为了后续工作方便准确进行需要去除数据中得坏点、减少噪音、平滑数据、分块数据整合对齐、在保证精度与特征得条件下进行数据精简、同时由于测量方法与测量设备得影响会出现数据缺口,这就需要对数据进行编辑来补齐数据。数据处理主要有一下几个方面: ●噪声过滤 ●数据光顺 ●数据精简 2、多边形处理阶段 多边形处理阶段就是在点云数据封装后通过一系列技术处理得到完整得多边形数据模型,为曲面处理打下基础。 在多边形处理阶段首先要“创建流型”来删除模型中非流型得三角形数据,否则在后续处理中由于存在非流型得三角形而无法继续处理、对于片状得模型可以创建“打开”得流型,对于封闭得多边型模型可以创建“封闭”得流型！本例中叶片模型需要创建“封闭”得流型来删除非流型得三角形。 即使就是不同得模型,对于点阶段与多边形阶段得操作都相类似,以上涉及得命令在任何模型点云得处理过程中几乎都会用到、一般情况下,多边形阶段编辑得好坏将决定最终曲面质量得好坏,因为多边形阶段得编辑结果直接进入下一个阶段:成形阶段。 将经过综合处理得点云用Ｐｏlyｇｏn Mｅsh(多边形网格)进行封装。操作如下,点击Pｏints(点)——Wrａp(封装),点击Surface(曲面)选项,点击OK(确定)即得到初始三角网格曲面。多边形处理阶段即就是在此基础上进行后续得修饰处理,具体得操作包括: a.孔洞修补、由于扫描过程中在标记处或者点云缺失处存在三角面得孔洞,需要对其进行修补以获得完整得曲面。孔得填充方法有三种: 内部孔、边界孔与搭桥。针对模型中不同类型得孔,合理选择填充方法; 另外,对于边界比较杂乱得孔,可采取“先删后补”得方法使曲面模型更加光滑。用边界选择工具将边界上得三角面选中并删除,直到孔洞周边得三角面无翘曲、曲率基本一致、选取“基于曲率填充”选项进行修补,可获得近乎无痕迹得修补效果。某些部位虽无孔洞但三角面杂乱,也可以删掉杂乱三角形再进行修补。 b、去除毛刺、质量不好得点云重叠在一起,得到得三角网格曲面比较粗糙,需要进行光顺
实验1 UML实验 实验学时： 4 每组人数：1 实验类型：3 （1：基础性2：综合性3：设计性4：研究性） 实验要求：1 （1：必修2：选修3：其它） 实验类别：3 （1：基础2：专业基础3：专业4：其它） 一、实验目的 1.学会安装和使用建模工具PowerDesigner，熟练使用PowerDesigner绘制常用的UML 图形，熟悉常用的UML建模符号； 2.构建用例模型来描述软件需求，包括绘制用例图，撰写用例文档并制作用例检查矩阵； 3. 学习使用状态图描述对象的状态及转换； 4.学习使用活动图为业务流程建模； 5. 学习使用顺序图描述对象之间的交互； 6. 学习类图的绘制； 7. 学习从系统需求中识别类，并构建相应的面向对象模型； 8. 学习使用PowerDesigner实现正向工程和逆向工程； 9. 学习使用组件图描述每个功能所在的组件位置以及它们之间的关系； 10. 学习使用部署图描述软件中各个组件驻留的硬件位置以及这些硬件之间的交互关系。 二、实验内容 1. 某酒店订房系统描述如下： (1) 顾客可以选择在线预订，也可以直接去酒店通过前台服务员预订； (2) 前台服务员可以利用系统直接在前台预订房间； (3) 不管采用哪种预订方式，都需要在预订时支付相应订金； (4) 前台预订可以通过现金或信用卡的形式进行订金支付，但是网上预订只能通过信用卡进行支付； (5) 利用信用卡进行支付时需要和信用卡系统进行通信； (6) 客房部经理可以随时查看客房预订情况和每日收款情况。 绘制该酒店订房系统的用例图。 2. 根据以下场景绘制用例图： 某企业为了方便员工用餐，为企业餐厅开发了一个订餐系统（COS：Cafeteria Ordering System），企业员工可通过企业内联网使用该系统。该系统功能描述如下： (1) 企业的任何员工都可以查看菜单和今日特价；
什么是逆向工程，什么是实物逆向工程？答：逆向工程也称反求工程，反向工程，它起源于精密测量的质量检验，是设计下游向设计上游反馈信息的回路。实物逆向工程师将实物转变为CAD模型相关的数字化技术，几何模型重建技术和产品制造技术的总称，是将已有产品和实物模型转化为工程设计模型和概念模型，并在此基础上对已有产品进行解剖、创造的过程。 照来源不同，逆向工程分为哪三种类别？答：按照来源的不同，逆向工程可以分为：事物你想、软件逆向和影响逆向。 逆向工程的应用领域哪些？答：1、在对产品外形的美学有特别要求的领域；2、当设计需要通过实验测试才能定型的工件模型；3在没有设计图纸或者设计图纸不完整以及没有CAD模型的情况下，在对零件原型进行测量的基础上，形成零件的设计图纸或CAD模型，并为此为依据生成数控加工的NC代码或快速原型加工所需的数据，复制一个相同的零件；4在模具行业，常需要通过反复修改原始设计的模具型面，以得到符合要求的模具；5、很多物品很难用基本几何来表现预定义；6、逆向工程在新产品开发、创新设计上同样具有相当高的应用价值；7、逆向工程也广泛用于修复破损的文物、艺术品，或缺乏供应的损坏零件等；8、特种服装、头盔的制造要以使用者的身体为原始设计依据，此时，需要先建立人体的几何模型；9、在RPM的应用里，逆向工程的最主要表现为：通过逆向工程，可以方便地对快速原始制造的原型产品进行快速、准确的测量，找出产品设计的不足，进行重新设计，经过反复多次的迭代可使产品完善。 逆向工程中物体表面三维数据的获取方法有哪些？答：根据测量探头是否和零件表面接触，逆向工程中物体表面三维数据的获取方法基本上可分为两大类：接触式和非接触式。根据测头的不同，接触式又可分为触发式和连续式；非接触式按其原理不同，又可分为光学式和非光学式。其中，光学式包括三角形法、结构光法、计算机视觉法、激光干涉法、激光衍射法等；而非光学式则包括CT测量法、MRI测量法、超声波法、层析法等。 三坐标测量机的测量原理是什么？答：将被测物体置于三坐标机的测量空间，可获得被测物体上个测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经计算可求出被测对象的几何尺寸、形状和位置。 三坐标测量机有什么组成？答：1、主机，包括框架结构、标尺系统、导轨、驱动装置、平衡部件及转台与附件；2、三维侧头，即是三维测量传感器，它可在三个方向上感受瞄准信号和微小位移瞄准和侧位两项功能；3、电力系统，包括电气控制系统、计算机硬件部分、测量机软件、打印和绘图装置。 按自动化程度，三坐标测量机分为哪几类？答：1数字显示及打印型、2带小型计算机的测量机、3计算机数字控制性 按测量范围，三坐标测量机分为哪几类？答：小型坐标测量机、中型坐标测量机、大型坐标测量机 接触式测头主要应用与哪些场合，有什么优点和缺点？答：接触式测头主要应用场合：（1）零件所被关注的是尺寸。空间或位置，而并不强调其形状误差；（2）当你确信你所用的加工设备有能力加工出形状足够好的零件，而注意力主要放在尺寸和位置精度时，接触式触发测量是合适的；（3）触发测头体积小，适用于当测量空间狭窄的部件接触式测头的优点是：（1）适用于空间棱柱式物体及已知表面的测量；（2）通用性强：（3）有多种不同类型的触发测头及附件供采用；（4）采购及运行成本低;(5)应用简单；（6）适用于尺寸测量及在线应用；（7）坚固耐用；（8）体积小易于在窄小空间应用；（9）由于测点时测量机处于匀速直线低速运行状态，测量机的动态性能对测量精度影响较小。缺点是：测量取点率低 扫描测头主要应用与哪些场合，有什么优点和缺点？答：扫描测头主要应用场合：（1）有形状要求的零件和轮廓的测量：（2）对未知曲面的扫描扫描测头的优点是：（1）适用于形状和轮廓测量；（2）采点率高；（3）高密度采点保证了良好的重复性，再现性；（4）更高级的数据处理能力扫描侧头的缺点：（1）比触发测头复杂；（2）对离散点的测量较触发测头慢；（3）高速扫描时由于加速度而引起的动态误差大，不可忽略，必须加以补偿；（4）测尖的磨损必须注意 测头的选择原则有哪些？答：测头选择的原则有：（1）在可以应用接触式测头的情况下，慎选非接触式触头；（2）在只测尺寸、位置要素的情况下，应尽量选用接触式触头；（3）在考虑成本满足要求的情况
实验一数据预处理 一、实验目的 1、熟悉 VC++编程工具和完全数据立方体构建、联机分析处理算法。 2、浏览拟被处理的的数据，发现各维属性可能的噪声、缺失值、不一致性 等，针对存在的问题拟出采用的数据清理、数据变换、数据集成的具体算法。 3、用 VC++编程工具编写程序，实现数据清理、数据变换、数据集成等功能。 4、调试整个程序获得清洁的、一致的、集成的数据，选择适于全局优化的 参数。 5、写出实验报告。 二、实验原理 1、数据预处理现实世界中的数据库极易受噪音数据、遗漏数据和不一致性数据的侵扰，为提高数据质量进而提高挖掘结果的质量，产生了大量数据预处理技术。数据预处理有多种方法：数据清理，数据集成，数据变换，数据归约等。这些数据处理技术在数据挖掘之前使用，大大提高了数据挖掘模式的质量，降低实际挖掘所需要的时间。 2、数据清理数据清理例程通过填写遗漏的值，平滑噪音数据，识别、删除离群点，并解决不一致来“清理”数据。 3、数据集成数据集成将数据由多个源合并成一致的数据存储，如数据仓库或数据立方体。 4、数据变换通过平滑聚集，数据概化，规化等方式将数据转换成适用于数据挖掘的形式。 5、数据归约使用数据归约可以得到数据集的压缩表示，它小得多，但能产生同样（或几乎同样的）分析结果。常用的数据归约策略有数据聚集、维归约、数据压缩和数字归约等。 三、实验容和步骤 1、实验容 1、用 VC++编程工具编写程序，实现数据清理、数据变换、数据集成等功能，并在实验报告中写出主要的预处理过程和采用的方法。 2、产生清洁的、一致的、集成的数据。 3、在试验报告中写明各主要程序片段的功能和作用。 2、实验步骤 1）仔细研究和审查数据，找出应当包含在你分析中的属性或维，发现数据中的一些错误、不寻常的值、和某些事务记录中的不一致性。 2）进行数据清理，对遗漏值、噪音数据、不一致的数据进行处理。例如：1、日期中的缺失值可以根据统一的流水号来确定。 2、购买的数量不能为负值。 3）进行数据集成和数据变换和数据归约，将多个数据源中的数据集成起来，
实验《复杂零件三维扫描实验》指导书 现代设计课内实验实验项目编号： 02010280b 00211337 实验项目名称：复杂零件三维扫描实验（中文） 实验类型：验证 实验学时数：4学时 每组核定人数：6人 适用专业：机械制造 先修课程和环节：掌握机械设计的基础理论；创新设计理论和方法；反求设计基本理论，过程 一、实验目的 1、训练学生熟练掌握机械零件几何量的检测方法和手段，了解零件的几何量的反求分析过程。 2、了解三维扫描的基本原理、扫描点云的后处理，加深根据扫描数据通过三维几何建模方法重构实物的CAD模型的过程认识。 3、初步了解逆向工程中使用的各种软件。 二、实验设备 北京天远OKIO扫描仪。精度0.03mm。 1 所示为控制云台的螺杆，可以调节云台上下旋转； 2所示为控制云台的螺杆，可以调节云台水平旋转； 3所示为控制云台的螺杆，可以调整云台左右旋转； 4所示为固定测量头的两个螺丝，用来把测量头固 定到云台上。 三、实验原理 三维扫描仪设备应用于逆向工程技术介绍：①三维扫描速度极快，数秒内可得到100多万点；②一次得到一个面，测量点分布非常规则；③精度高，可达0.03mm；④单次测量范围大（激光扫描仪一般只能扫描50mm宽的狭窄范围）；⑤便携，可搬到现场进行测量； ⑥可对较重、大型工件（如模具、浮雕等）进行测量；⑦大型物体分块测量、自动拼合；⑧大景深：300~500mm；⑨可采集彩色数据。 结构光三维扫描原理：三维扫描仪光栅编码法测量组成原理如图所示，光源照射光栅，经过投射系统将光栅条纹投射到被测物体上，经过被测物体形面调制形成测量条纹，由双目
摄像机接受测量条纹，应用特征匹配技术、外极线约束准则和立体视觉技术获得测量曲面的三维数据。 四、实验步骤 (0)系统标定 摄像机定标（标定）是得到三维世界中物体点的三维坐标与其图像上对应点的函数关系的过程。摄像机定标的精度是决定了系统扫描精度的重要 因素。定标中需要使用到定标块。摄像机定标通过拍摄标 定块在不同位置的图像，来实现对系统的标定。本系统采 用平面标定块，为了能测量空间三维物体，标定块应该放 置在不同的位置，尽量充满待测物体的每次扫描区域可能 占据的空间。 摄像机定标时系统会让用户拍摄若干不同的点位置和三个不同的面位置的定标块图像，摄像机定标的主要步骤如下： 1)从系统菜单进入标定算法模块。 2)将标定块取出，放置到摄像机系统的视野下，尽量覆盖全部的摄像机视野。 3)点击拍摄按钮，拍摄第一幅测量，系统进入计算分析。 4)按照系统要求，调整定标块位置。也可以通过调节摄像机的调节手柄，调整摄像机 相对位置，拍摄第二次和第三次。 5)将标定块反向，使其背面全白的平面朝上放置。 6)按照系统提示，拍摄图像第一次测量。若失败，则重新拍摄。尽量覆盖全部的摄像 机视野。 7)按照系统提示，调节摄像机背面的调节手柄，调整摄像机相对位置，拍摄第二次和 第三次。。 8)系统开始进行计算，计算完成后给出标定的残余误差。 9)误差符合要求，则标定完成。收好标定块。 (1)三维扫描： 10)喷上显像剂，注意喷涂均匀。 11)粘贴标志点，注意间隔均匀，不规则。 12)打开OKIO软件，点击“扫描”下的，“标志点拼接”按钮。 13)开始扫描第一次，扫描完成后，设置保存文件的位置和名称。
脑电数据预处理步骤
1）脑电预览。首先要观察被试脑电基本特征，然后剔除原始信号中一些典型的干扰噪声、肌肉运动等所产生的十分明显的波形漂移数据。 2）眼电去除。使用伪迹校正(correction)的方法，即从采集的 EEG 信号中减去受眼电(EOG)伪迹影响的部分。首先寻找眼电的最大绝对值，用最大值的百分数来定义 EOG 伪迹。接着构建平均伪迹，将超过 EOG 最大值某个百分比（如10%）的眼电导联电位识别为 EOG 脉冲，对识别的 EOG 脉冲进行平均，由协方差估计公式(2-1)计算平均 EOG 脉冲和其它电极之间的 EEG 的传递系数 b: b=cov(EOG, EEG)/var(EOG) (2-1) 其中 cov 表示协方差(covariance)，var 表示方差(variance)。 最后根据公式（2-2）对受眼动影响的电极在产生眼动的时间段的波形进行校正，点对点地用 EEG 减去 EOG： corrected EEG=original EEG-b×EOG (2-2) 实验中设置最小眨眼次数为 20 次，眨眼持续时间 400ms。 3）事件提取与脑电分段。ERP 是基于事件（刺激）的诱发脑电，所以不同刺激诱发的 ERP 应该分别处理。在听觉认知实验中，多种类型的刺激会重复呈现，而把同种刺激诱发的脑电数据提取出来的过程叫做事件提取。这样，连续的脑电数据就会根据刺激事件为标准划分为若干段等长数据。以实验刺激出现的起始点为 0 时刻点，根据实验出现的事件对应的事件码，将脑电数据划分成许多个数据段，每段为刺激前 100ms 到刺激后 600ms。对每个试次（一个刺激以及相应的一段加工过程）提取一段同样长度的数据段。 4）基线校正。此步骤用于消除自发脑电活动导致的脑电噪声，以 0 时刻点前的数据作为基线，假设 0 时刻点前的脑电信号代表接收刺激时的自发脑电，用 0时刻点后的数据减去 0 时刻点前的各点数据的平均值，可以消除部分的自发脑
电子科技大学 信息与软件工程学院 逆向工程 实 验 报 告 姓名：XXX 学号：201852090710 指导教师：何兴高
一、题目 基于MBR的Bootkit的逆向分析 二、题目梗概 利用逆向工程技术，从可运行的程序系统出发，运用解密、反汇编、系统分析、程序理解等多种计算机技术，对软件的结构、流程、算法、代码等进行逆向拆解和分析，推导出软件产品的源代码、设计原理、结构、算法、处理过程、运行方法及相关文档等。随着用户需求的复杂度越来越高，软件开发难度不断上升，快速高效地软件开发已成为项目成败的关键之一。 Bootkit是一种比较旧的技术，这个概念最早是在2005年由eEye Digital 安全公司在他们的“BootRoot"项目中提及的。Rootkit是一种特殊的恶意软件，它的功能是在安装目标上隐藏自身及指定的文件、进程和网络链接等信息，比较多见到的是Rootkit一般都和木马、后门等其他恶意程序结合使用。Rootkit通过加载特殊的驱动，修改系统内核，进而达到隐藏信息的目的。rootkit并不一定是用作获得系统root访问权限的工具。实际上，rootkit是攻击者用来隐藏自己的踪迹和保留root访问权限的工具。通常，攻击者通过远程攻击获得root 访问权限，或者首先密码猜测或者密码强制破译的方式获得系统的访问权限。进入系统后，如果他还没有获得root权限，再通过某些安全漏洞获得系统的root 权限。接着，攻击者会在侵入的主机中安装rootkit，然后他将经常通过rootkit 的后门检查系统是否有其他的用户登录，如果只有自己，攻击者就开始着手清理日志中的有关信息。通过rootkit的嗅探器获得其它系统的用户和密码之后，攻击者就会利用这些信息侵入其它的系统。所有在开机时比Windows内核更早加载，实现内核劫持的技术，都可以称之为Bootkit。Bootkit主要是利用其内核准入和开机过程的隐身技术，在功能上无异于Rootkit。传统的Rootkit利用系统启动时提升权限，而Bootkit主要被安置在外设的主引导扇区(也有放于Ntldr 文件、BIOS中的Bootkit)并驻留在整个系统的启动过程。Bootkit属于Rootkit 的一种，但它却是更加高级的Rootkit，因为其存放于主引导扇区、启动文件之类地方，在操作系统启动之前驻留内存并内核运行之前劫持内核。 MBR即主引导扇区（Master Boot Record）是装有Linux系统的硬盘的第一个扇区，即C/H/S地址的0柱面0磁头1扇区。这个扇区是系统开启时必须访问
重庆交通大学信息科学与工程学院 实验报告 班级：曙光1701班 姓名学号： 实验项目名称：透视表编程、股票协方差相关系数实验项目性质：验证性、设计性 实验所属课程：《数据导入与预处理》实验室(中心)：语音楼八楼 指导教师： 实验完成时间： 2019 年 11 月 23 日
一、实验目的 了解和掌握透视表进行数据预处理方法。 了解和掌握协方差和相关系数的计算。 二、实验要求 1.使用python的pandas进行操作。 2.涉及知识包括：1.数据框的增删查改； 2.批量读取数据； 3.变量类型的转换； 4.数据框的重塑与合并； 5.生成数据透视表。 3.提交模块化的实验程序源代码，给出实验结果。 4.简述程序的测试过程，提交实录的输入、输出文件； 三、实验步骤示例（仅供参考） （1）.flu_data数据集 ①读取flu_data2015年的数据，并展示查看数据查看其格式 代码如下： import pandas as pd import numpy as np import os import re os.chdir('C:/Users/11494/Desktop/4flu_data/flu_data') data0=pd.read_csv("by_year/2015.csv",encoding="gbk") data0.head() data0.tail()
②对2015年的数据进行预处理。 代码如下)： data0.drop("Unnamed: 0",axis=1,inplace=True) col_name=data0.iloc[1] data0.columns=col_name data0.drop([0,1,len(data0)-1],axis=0,inplace=True) data0.head(
数据采集和数据预处理 3.2.1 数据采集 数据采集功能主要用于实现对DSM分析研究中所需的电力供需、相关政策法规等原始数据、信息的多种途径采集。数据采集为使用者提供定时数据采集、随机采集、终端主动上报数据等多种数据采集模式，支持手工输入、电子表格自动导入等多种导入方式，且能够对所采集的数据进行维护，包括添加、修改、删除等，并能进行自动定期备份。在需求侧管理专业化采集中，` 采集的数据根据结构特点，可以分为结构化数据和非结构化数据，其中，结构化数据包括生产报表、经营报表等具有关系特征的数据；非结构化数据，主要包括互联网网页（ HTML）、格式文档（ Word、PDF）、文本文件（Text）等文字性资料。这些数据目前可以通过关系数据库和专用的数据挖掘软件进行挖掘采集。特别是非结构化数据，如DSM相关的经济动态、政策法规、行业动态、企业动态等信息对DSM分析研究十分重要，综合运用定点采集、元搜索、主题搜索等搜索技术，对互联网和企业内网等数据源中符合要求的信息资料进行搜集，保证有价值信息发现和提供的及时性和有效性。DSM信息数据采集系统中数据采集类型如图２所示。在数据采集模块中，针对不同的数据源，设计针对性的采集模块，分别进行采集工作，主要有网络信息采集模块、关系数据库信息采集模块、文件系统资源采集模块和其他信息源数据的采集模块。 （1）网络信息采集模块。网络信息采集模块的主要功能是实时监控和采集目标网站的内容，对采集到的信息进行过滤和自动分类处理，对目标网站的信息进行实时监控，并把最新的网页及时采集到本地，形成目标站点网页的全部信息集合，完整记录每个网页的详细信息，包括网页名称、大小、日期、标题、文字内容及网页中的图片和表格信息等。 （2）关系数据库采集模块。该模块可以实现搜索引擎数据库与关系型数据库（包括Oracle、Sybase、DB2、SQL Server、MySQL等）之间的数据迁移、数据共享以及两者之间的双向数据迁移。可按照预设任务进行自动化的信息采集处理。 （ 3）文件系统资源采集模块。该模块可以实现对文件系统中各种文件资源（包括网页、XML文件、电子邮件、Office文件、PDF文件、图片、音视频多媒体文件、图表、公文、研究报告等）进行批量处理和信息抽取。 （ 4）其他信息源数据的采集。根据数据源接入方式，利用相应的采集工具进行信息获取、过滤等。 3.2.2 数据预处理 数据预处理的本质属于数据的“深度采集”，是信息数据的智能分析处理。利用网页内容分析、自动分类、自动聚类、自动排重、自动摘要/主题词抽取等智能化处理技术，对采集到的海量数据信息进行挖掘整合，最终按照统一规范的组织形式存储到DSM数据仓库，供图1 系统体系结构分析研究使用。数据预处理的工作质量很大程度上决定最终服务数据的质量，是DSM类项目（如，DSM项目全过程管理、有序用电方案评价等）深度分析的重要基础。在数据智能分析处理中，主要包括：1）自动分类，用于对采集内容的自动分类；2）自动摘要，用于对采集内容的自动摘要；3）自动排重，用于对采集内容的重复性判定。 ************************************** 电力数据采集与传输是电力系统分析和处理的一个重要环节。从采集被测点的各种信息，如母线电压，线路电压、电流、有功、无功，变压器的分接头位置，线路上的断路器、隔离开关及其它设备状态、报警、总有功功率、事件顺序等，对电力系统运行管理具有重要作用[ 1]。********************************** 电力信息的数据采集与集成 电力作为传统[业，其下属分系统众多，因而数据的种类也相当繁杂。数据类型包括工程