一种基于GPU并行加速的快速建模方法

在油气开发领域,经常采用网格模型对地形进行描述,当采样数据点分布相对规则时,可以快速建立网格模型,而当采样数据点不规则分布时,建立网格模型则比较困难。为此,提出了一种基于GPU并行加速的快速建模方法:首先分离规则分布数据和不规则分布数据;然后根据数据特征建立适合不规则数据的规则网格模型,并利用GPU加速修正网格,从而实现了不规则数据的规则化;最后进行三角形剖分并通过OpenGL绘制。试验结果表明,该方法能够处理不规则分布的大数据并在保持较高逼真度的前提下大幅度提升了建模速度,适用于复杂地质体的快速建模。     

基于三角形折叠的植物叶片曲面网格简化方法研究

为在保留植物器官形态重要特征的前提下,适度精简原始三角网格数据,以满足计算机三维建模及应用的需要。通过改进Isler等"基于三角形折叠的网格简化方法",提出了能够有效解决简化过程中出现网格交叉、大钝角三角形和狭长三角形现象的算法,构建精简叶曲面网格的新方法,并使用三维激光扫描仪采集得到的烟草叶片结构数据对该方法进行评价。结果显示当冠层简化比例为90.3%时,渲染效率提高86.1%,并且简化后叶片仍然逼近原始结构。结果表明:使用该算法不但能显著减少叶曲面三角形网格的数目,而且能很好地保留叶曲面形态特征。该算法可应用于不同形态类型叶片的简化,包括褶皱度很大的叶片。该研究可为植物冠层可视化与植物冠层光环境模拟等方面提供有力的支持。     

基于用户兴趣域的三维模型简化方法

在边收缩算法的基础上,引入用户兴趣域编码思想,在对用户兴趣域保持较高分辨率的同时对其它区域进行简化以节约存储空间,且在简化过程中同时生成渐进网格文件,为模型提供了连续多分辨率的模型重建。     

基于用户兴趣域的三维模型简化方法

在边收缩算法的基础上, 引入用户兴趣域编码思想, 在对用户兴趣域保持较高分辨率的同时对其它区域进行简化以节约存储空间, 且在简化过程中同时生成渐进网格文件, 为模型提供了连续多分辨率的模型重建.     

基于点云数据的植物叶片三维重建

叶片是植物最重要的器官之一,为构建植物叶片的高精度几何模型,提出了一种基于三维点云数据的植物叶片几何建模方法。针对植物叶片形态特征,选定最适三维扫描仪进行叶片点云数据获取,通过点云的配准、简化及去噪等操作得到高质量叶片点云数据,在此基础上进行叶片网格生成与网格优化,最终得到高精度植物叶片网格模型。利用该方法分别对黄瓜、玉米和两个品种的葡萄叶片进行几何建模,结果表明,所构建的叶片模型能够较好地保持叶片形态特征,且较以前的方法在精确度和真实感方面有了较大的提高。该研究对于推动数字植物几何建模及进一步基于几何模型的可视化计算具有重要意义。     

基于OSG数字林分景观可视化技术研究

大规模林分场景建模和实时绘制对于模拟林分生长具有重要意义。本文定义了一个基于树龄分枝的树木表达模型,该模型可构建形态结构不规则、灵活的树木模型;在林分场景绘制中,提出了一种基于OSG大规模林分场景的实时绘制技术,利用存储在XML文件中真实的林分调查数据可以实时绘制三维林分场景。林分树木场景数据量大,为了提高场景渲染的效率,利用OSG场景图来组织和优化场景数据;在林分单元格的绘制中引入3D树木的LOD网格简化和PageLOD数据库分页机制实现大规模数据调度。实例证明,所绘制的大规模林分场景能满足用户的实时交互需求。      

虚拟城市小区构建方法

目前国内外虚拟城市建设主要采用现有建模软件,如3DMAX、AUTOCAD等软件,这些建模软件的模型,一般都数据量较大,模型类型固定,操作起来不灵活.本文主要综述了城市小区虚拟三维建设中各种自定义模型的建模思想和方法,以及自定义模型的特点.论述了三维建模中几大部分,地形建模、房屋建模、各种实体建模以及现有模型的导入,对其中涉及到的几何原理和关键技术进行了论述,对场景漫游的各种各样形式进行了详细表述.     

玉米叶片形态建模与网格简化算法研究

【目的】协调禾本科作物形态模型的可视化效果和计算效率之间的关系。【方法】提出一种利用非均匀有理B样条（NURBS）插值结合使用多直线段分裂算法（splitting）来重建玉米叶片三维形态并实现曲面网格简化控制的方法。【结果】该方法利用三维数字化仪采集的数据点，通过计算节点矢量、差值计算反求曲面控制点等步骤构造出玉米叶片曲面，具有较强地真实感效果；根据叶片形态特征，采用多直线段分裂算法的逆运算来对叶片曲面网格数量进行简化，在尽可能保持曲面特征的同时可显著降低网格数目。【结论】应用该方法进行玉米冠层可视化与光分布计算，结果表明，在不显著增大计算误差的前提下，可以明显地提高计算效率。     

小波分析在空间数据处理中的应用研究

在GIS中,海量数据的处理问题一直是个难题,如果解决了海量数据的网上传输,则在WebGIS中就可以实现大范围矢量影像叠加漫游及大范围地形三维浏览飞行展示.在研究基于小波系数的地形、DEM及影像简化方法的基础上,提出了一种基于小波变换的大规模地进行简化算法;其思路是先将大地形、影像分块管理并作小波变换,然后根据视野从中提取可见的一组子块,最后基于小波系数进行简化并绘制地形和影像.试验结果证实了小波分析方法对地形简化的有效性.在数据处理过程中,对小波变换处理过程进行了优化和改进.     

树木枝干Delaunay三角网格构建技术

基于点云的树木建模技术是获取树木三维模型的一种重要方法。以三维激光扫描得到的树木枝干点云数据为数据源,将树木枝干点云数据分割成不同的部分,沿树高方向分层。利用凸包算法提取树木不同高度的点云等值线,在相邻等值线间使用三角网生长算法构建Delaunay三角网。合并树木不同部分的Delaunay三角网格,构建出树木枝干的Delaunay三角网模型。通过实例验证,运用此方法提取的树木枝干等值线模型符合一般等值线模型的特点,相邻2条等值线间不会产生边缘交叉问题;构建的树木枝干Delaunay三角网模型比使用普通软件建立的模型数据量大幅减小,而且模型效果更好。使用射线碰撞检测技术提取模型参数,与实际测量值对比误差在5%以内,满足林业测树要求。     

基于DCT中频的三维数字水印算法

提出一种基于DCT中频的三维模型数字水印算法。算法利用三维网格模型的中心到各个顶点的距离来负载水印,首先,对距离值序列进行一维DCT变换转换到频域,在变换中选择中频系数来负载水印,然后,再进行逆向DCT变换,转换到空域。实验结果表明该算法具有较好的透明性,并且实现简单,对噪声攻击、网格简化攻击、裁剪攻击具有较好的鲁棒性。     

智慧森林中火点视频图像自动定位算法

以智慧森林中数字视频监控系统为平台,利用摄像机标定技术和空间立体分析,对森林火灾进行自动定位算法研究。运用穷举搜索法和二分法,借助DEM模型,判断地形剖面上的火点位置。根据林区地形变化的特点,运用摄像机镜头光轴在空间的平移方法,在平面像素坐标与立体空间坐标之间建立映射,简化算法,提高计算精度。实际应用表明,该算法在经过40多组数据的测试,计算的火点位置直线距离误差在95 m范围内,旋转角和俯仰角的精度得到了提高。     

鲁棒递推偏最小二乘法

针对时变模型建模或大数据量情况下建模过程中的野点检测问题,提出了鲁棒递推偏最小二乘法(RRPLS).通过将递推偏最小二乘法(RPLS)与鲁棒主分量回归算法(RPPSV)相结合,实现分块野点检测算法,有效地解决了一般野点检测算法的计算量大的问题.仿真说明鲁棒递推偏最小二乘法不但能检测出数据中的野点还能大量减少建模时间,最后给出了在交流异步电力测功机系统的应用实例.     

Delaunay三角网的交互编辑算法设计与实现

本文在基于四叉树分块构建Delaunay三角网的基础上,设计与实现了面向大地形编辑的以四叉树为空间索引的三角网交互实时编辑系列算法,其中包括约束点的加入、约束线的加入以及共点三角形的快速查找算法.以上算法的设计与实现是地形编辑的基础算法,算法的执行效率对以地形为代表的三维实体的实时编辑以及相关地物模型的拟合具有重要意义.     

林业网格化管理系统模型及实现的研究

该文以我国林业管理一般原型的林业信息化为基础,将网格的概念引入到林业信息化管理中,从一个典型的业务流程出发,提出了一种新的林业网格化管理模型.该模型将业务模型和行政管理模型结合起来,打破了原有各部门各自封闭的局面,构造一个由绿色资源网格、信息采集、数据网格、业务建模与协同,以及考核评价等系统组成的林业网格化管理框架.同时,为了实现这种网格化管理,该文从信息技术的系统层面上,引入了基于LDAP目录服务元数据管理的数据网格和网格监控技术,作为底层技术支持,将业务建模和协同平台作为其他应用系统的一种基础平台.     

基于深度图像的大菱鲆体重估测模型研究

为了对大菱鲆体重进行无损估测,提出了一种基于深度图像的大菱鲆体重估测模型。该方法首先对大菱鲆深度图像进行图像预处理,提取出深度信息与生长数据进行映射建模,拟合出目标特征,并结合网格搜索优化支持向量回归(GS-SVR)算法,实现大菱鲆体重估测。估测结果与实际测量结果进行对比,两者的决定系数(R2)达到0.990 1,均方根误差(RMSE)为0.029 7。该模型具有简单灵活、估测精度高和易于实现等特点,同时具有很好的应用前景。     

基于高光谱成像技术的三文鱼肉脂肪含量可视化研究

采用高光谱成像技术实现三文鱼的脂肪含量检测,并基于Matlab编程语言实现三文鱼肉脂肪含量分布的可视化。将5条整鱼按照相同切分规则切分成100个三文鱼样本,并分别采集100个样本的高光谱成像数据,在此基础上,提取每个样本感兴趣区域的光谱数据。利用偏最小二乘(PLS)模型,对100个样本的光谱数据进行三文鱼脂肪建模分析,其中75个样本组成建模集,25个样本组成预测集,分析结果显示,预测集决定系数为0.913,均方根误差(RMSEP)为0.921%。为简化模型,对全谱利用连续投影算法(SPA)提取特征波长,然后基于特征波长建立PLS模型,模型预测集的决定系数为0.913,均方根误差为0.920%,说明模型得到简化的同时,精度并没有降低。最后采用Matlab语言编程对三文鱼的脂肪含量进行可视化研究,结果显示,基于Matlab语言编程可以很形象地表达三文鱼的脂肪含量分布。     

Grid三维曲面构造与显示的算法及实现

由于存在很大的随机性,采用较为简单的加权方法来建立规则网格Grid格式数据体对三维空间地形进行近似描述,利用OpenGL技术构造Grid数据体三维地形,并对构造出的三维空间曲面进行平移、缩放、旋转等自由变换,提供最多6个切面对三维空间曲面进行任意切割的算法,结合地质演化需要,利用双缓存技术实现了地质要素三维曲面动态演化过程。     

树木枝干点云数据的等值线提取

通过三维激光扫描技术得到的树木枝干点云数据,不仅数据量大,而且特征复杂,不适合采用传统的方法提取等值线。对此,首先把点云数据中树木的枝和干分为不同的部分,然后建立点云的分层模型,并分析点云在树高方向上的数据量分布。在高精度采样下,将分层点云作为等值线的采样数据,对每层数据中不同部分的树木枝干点云分别采用凸包算法进行连接,建立树木枝干的等值线模型。结果表明:在没有先验等值线知识和建立点云对象模型的条件下,利用迭代的凸包算法可以有效地对树木枝干离散点云数据进行连接,得到的等值线符合一般等值线的特点。最后通过实例验证了方法的适用性。图8表1参11     

集思宝G330手持全球定位系统接收机在林区单点定位的精度分析

通过三维激光扫描技术得到的树木枝干点云数据,不仅数据量大,而且特征复杂,不适合采用传统的方法提取等值线。对此,首先把点云数据中树木的枝和干分为不同的部分,然后建立点云的分层模型,并分析点云在树高方向上的数据量分布。在高精度采样下,将分层点云作为等值线的采样数据,对每层数据中不同部分的树木枝干点云分别采用凸包算法进行连接,建立树木枝干的等值线模型。结果表明:在没有先验等值线知识和建立点云对象模型的条件下,利用迭代的凸包算法可以有效地对树木枝干离散点云数据进行连接,得到的等值线符合一般等值线的特点。最后通过实例验证了方法的适用性。图8表1参11