不规则DEM数据转换为TIN模型算法探讨及可视化

空间数据分析和建模是地理信息系统的核心,DEM是空间数据的重要内容。TIN模型是DEM中存储和表示非规则数据的理想模型。好的TIN算法能快速逼真地显示与模拟地貌三维信息。从构建优越的DEM模型可导出其他地形要素。     

规则DEM地形数据转换为TIN模型的迭代搜索算法

在实际应用中由于规则网格DEM的数据量大而不便存储,而且某些分析计算也经常需要使用TIN模型的DEM,需要将网格DEM转成TIN模型的DEM。采用迭代搜索算法将网格转化为DTIN。在DTIN的生成算法中,对点的定位算法和空外接圆判断算法进行了改进和优化,从而提高了算法的整体执行效率。     

限定TIN与CSG集成仿真模型生成算法研究

为了有效地组织和管理三维GIS空间数据,实现对三维空间实体高效、完整地表达,提出了限定不规则三角网（TIN）与构造实体几何（CSG）集成的仿真建模算法。采用TIN模型描述地形,CSG模型描述建筑物,通过抽取建筑物地面轮廓线作为地形三角剖分时的限定约束条件,将两种模型有机集成在一起。同时,实现了两类模型可视化渲染操作的同步进行。仿真试验结果表明,算法在保证模拟精度的前提下,能有效地简化建模过程,在一定程度上降低了可视化渲染计算的复杂度。     

基于CDT理论构建道路三维模型方法研究

建立道路三维模型是实现道路三维可视化的关键。本文系统分析了现有的道路三维模型构建方法，针对其存在的不足，提出了一种将道路设计面模型与地形表面模型融为一体的模型构建方法，该方法基于在约束Delaunay三角网内插入点和约束边的理论，巧妙地解决了剔除落在道路设计面区域内的地形点的问题。由此得到外观与内部拓扑关系均为整体的道路三维模型。实践表明，该方法具有整体性好、网形优、速度快的优点。     

三给地形中地物模型构造方法

根据地物模型与地形三角网关系,将各类繁多地物模型划分为两大类。第一类地物是依赖于地形三角网地物。第二类地物是独立于地形三角网地物。在首先构造地形Delaunny三解网的基础上,本文采取了对三角片纹理实施单独控制的方法。实验结果表明,本文提出的对地物以对象形式实施单独控制的方法,可以充分满足地物表现的需要。     

基于高程熵的大规模地形建模方法

针对现在图形数据量越来越大,现有的硬件水平对大规模图形数据处理的限制,提出了一种基于高程熵的大规模地形建模方法,使得大规模地形数据的处理效率得到显著的提高。首先介绍了传统的地形建模方法,然后从“建模速度”和“建模精度一两个方面入手,论述了大规模地形的建模方法和思路。最后通过几个实际的例子对本文的建模方法进行了验证,证明了本文建模方法的正确性和有效性。     

一种基于四叉树的TIN的LOD算法

通过在不规则采样点集上构建一个四叉树结构，并联合基于四叉树的LOD算法和基于TIN的三角网简化算法，提出并实现了一种TIN的LOD算法。意在把适用于格网数据的高效方法应用于不规则采样点集，得到地形的一个高效的多分辨率表达。     

约束TIN在土石方工程三维辅助设计中的应用

为适应水利水电领域土石方工程设计高效、直观的需求,提出基于约束不规则三角形网格(TIN)的土石方工程计算机三维辅助设计的集成建模方法.通过开发具有输入输出、图形预处理、约束TIN建模、挖填方量计算等功能的土石方工程三维辅助设计程序,能够方便快捷地实现土石方工程设计成果三维可视化建模和工程完建形象的直观显示,为设计和决策者进行工程土石方量计算、土石方调配平衡分析提供依据,三维辅助设计成果也可作为组织开挖施工的可视化决策信息.     

一种基于边收缩的3维表面模型数据压缩算法

随着数据采集尤其是3维激光扫描技术的发展,对地物目标建立的表面模型越来越精细,由于其不仅导致数据存储量急剧增大,也降低了图形实时交互显示的速度,因此必须对表面模型数据进行压缩处理。为了对原始扫描构模表面模型进行合理、有效的压缩处理,在Garland提出的表面模型压缩算法的基础上,提出了一种新的基于边收缩的表面模型数据压缩算法。该算法首先依据二次误差度量准则计算边收缩的代价,同时确定各边收缩的顺序,然后利用半空间测试方法判断边收缩的合法性,以实现表面模型的边界区域与内部区域的同步压缩。实践表明,该算法不仅在高压缩比的情况下仍能保留原始模型的几何特征,而且能有效地保证压缩模型的质量。     

基于特征模型的非结构化道路跟踪算法研究

鉴于室外自主移动机器人视觉导航的应用需求,提出一种提高非结构化道路跟踪准确性和鲁棒性的算法。首先,利用局部二值模式LBP的纹理特征和颜色特征建立道路区域的H-S-LBP特征模型,利用特征模型对视频序列图像进行反向投影,将图像分割为道路区域和背景区域。同时,采用卡尔曼滤波器更新道路特征模型。通过反向投影与特征模型更新的交替完成,实现非结构化道路跟踪。实际应用表明,提出的算法能够准确跟踪视频图像中道路区域,对复杂多变的室外环境适应性较强,道路边缘处区分度较高,满足实时性要求。     

大规模地形无缝漫游技术研究*

针对大规模地形动态漫游提出实现流程和算法框架,基于分层分块地形LOD组织存储策略完成数据预处理,绘制阶段提出视点相关的地形调度和简化算法,利用多线程处理机制进行地形块裁剪和内外存数据交换,借助GPU硬件实现场景加速绘制算法,并提出分块地形和纹理数据的无缝拼接策略。真实数据实验的算法比较和性能测试结果表明,该方法具有支持数据量大,绘制效率高、实用性强等特点。     

自适应道路模型的非结构化道路检测算法

为克服非结构化道路中不能准确检测边界线的问题,提出了一种自适应道路模型的非结构化道路检测方法。根据非结构化道路的灰度特征提取感兴趣区域,利用HSV空间图对感兴趣区域使用二维Otsu算法分割,进而提取道路边界点,再针对不同的道路模型自适应选择最小二乘法或随机抽样一致性(RANSAC)算法进行边界点拟合操作。实验结果表明:该方法不仅适用于直线道路,也能检测弯曲道路,且对受阴影影响以及边界不清晰的道路都具有良好的鲁棒性。     

基于相似度的纹理过渡算法研究

为有效解决异种纹理拼接时接缝明显的问题,提出了一种基于相似度的纹理过渡算法.该方法在基于矢量数字地图进行三维地景建模过程中,以异种纹理图像间的颜色及纹理特征相似度作为约束条件,计算融合处理区域的宽度,实现了无重叠区域纹理图像拼接后边缘处的平滑过渡效果.将仿真试验结果与传统拼接算法进行比较,结果表明了该算法在处理异种纹理...     

三维地形地物融合方法研究与应用

为了提高大比例尺下的三维地形与地物融合效果,提出了一种新的地形地物融合方法。该方法利用三维地物的底面是平面这一特点,在统一坐标框架下,对地形数据进行预处理,消除了影响地形地物融合的高程点,再利用Delauney三角网算法生成TIN模型模拟地形。预处理过程修正了影响融合效果的高程点数据,提高了融合效果,同时减少了原始地形数据的数据量,从而提高了构建TIN模型的效率。结果表明,该方法能较好地实现三维地形地物的融合。     

一种基于TIN的等值线快速生成算法

基于TIN生成等值线图是利用有限的离散空间信息恢复地质属性和地学变量空间分布状态的重要手段之一,其时间效率主要取决于起始等值边查找与等值线追踪。通过构建以TIN三角面片单元为节点的红黑树,将起始等值边查找的时间复杂度由[O(M×N)]提高到[O(lbN)];基于散列与半边数据结构重建TIN拓扑,根据TIN中“边-面”拓扑关系,在等值点内插计算的同时完成等值线追踪。实验及应用表明,算法时间效率高,生成的等值线精度可靠,可满足大数据量条件下等值线快速生成的需要,具有广泛的实际应用价值。     

融合智能算法的变形体碰撞检测算法研究

针对变形体碰撞检测算法的准确性与实时性问题,提出了一种融合智能算法的变形体碰撞检测算法。在随机碰撞检测的基础上,使用层次包围技术缩小粒子搜索空间,采用一种融合基于量子行为的粒子群算法与差分进化算法的混合智能算法进行搜索。该方法以局部吸引子作为差分变异基础,在扩大种群多样性的同时加快了算法收敛速度,有效地解决了传统智能算法不适应离散空间计算问题以及早熟收敛问题。针对随机碰撞粒子搜索空间特点,混合算法的引入大大提高了碰撞检测算法的检测效率,解决了检测过程中的穿刺与遗漏现象。经实验验证该方法在很大程度上提高了变形体碰撞检测的实时性与准确性。     

TIN快速求交算法及其应用研究*

煤矿床地表与地质层面模型通常采用TIN表示,交线作为层面模型交叉部分的特征描述,在模型构建及后续的应用分析中都具有十分重要的作用。根据基于层面模型编制露天煤矿采剥计划的需要,提出并实现了一种基于空间索引与碰撞检测的TIN快速求交算法,算法通过建立TIN空间格网索引,使相交测试仅限于映射在同一个空间格网单元内的三角形对之间,在计算交线时,进一步应用AABB包围盒碰撞检测技术快速剔除不相交三角形对,并分别采用“边—面”及改进的“边—边”求交算法计算异面与共面三角形交线,最后,根据交线段之间的空间邻接关系实现交线的快速分离。实验分析表明,算法整体时间效率较基于OBBTree的TIN求交算法高,并在露天煤矿采剥计划CAD软件系统中应用于计划线生成、运输道路设计、追踪等值线、切割剖面等设计实践,提高了在三维图形环境下采剥计划设计的精度与可靠性。