基于限制四叉树的大规模地形可视化及其实现*

论述了一种基于限制四叉树的大规模地形实时动态构网算法,实现了在模型误差控制下视点相关的多分辨网格的实时正确构网。实验证明,该方法对于实时控制大规模地形模型的细节层次,增强大规模地形模型的绘制效率是非常有效的。     

基于限制四叉树的网格递进算法

提出基于限制四叉树的不同分辨率网络模型之间的网格递进方法,实现了在模型误差控制下视点相关的多分辨网格的实时正确构网.实验证明,该方法对于实时控制大规模地形模型的细节层次,增强大规模地形模型的绘制效率是非常有效的.     

测量点集的简化及其隐式曲面重建误差分析

基于测量点集的模型重建是逆向工程中的关键环节,为提高模型重建精度和重建效率、保证为模型重建提供必需的信息,简化测量点集、分析重建误差是十分必要的。首先实现了一种测量点集的快速简化算法,然后提出了采用紧支撑径向基函数建立简化后点集的隐式曲面方程,从而实现重建误差分析的方法。实例结果表明,本文简化算法效率较高、效果良好,运用隐式曲面实现的重建误差分析为简化测量点集提供了误差依据。     

一种基于自适应区域分割的地形模型简化方法

鉴于统一误差计算模型简化方法自适应性差的问题,提出了一种根据地势特征自适应分割地形区域从而有选择性地进行误差计算和模型简化的方法.针对地形模型数据量大的特点,建立了细节层次结构,并证明了空间快速索引方法的有效性.为了解决平缓地势区域分割困难的问题,提出了基于凸点和扩散点相结合的特征选择算法,并有效控制了特征点的密度.在此基础上提出了多分辨率邻域节点查找与匹配方法,实现了区域的快速粗粒度分割.提出了地表起伏度计算方法,进一步评价了分割区域的地势特征,从而对部分区域进行细分处理.在真实数据上进行了实验研究,结果表明算法性能以及简化模型的精度和自适应性较好.     

三维地形可视化技术的研究

由于三维地形可视化有广阔的应用前景，近来越来越受到人们的关注。该文介绍了地形可视化涉及到的数字地形模型、三维地形的显示、地形的多分辨率模型等领域的一些概念和研究成果，重点介绍了层次细节技术在：维地形可视化中的应用。最后使用一个简单高效的节点评价函数，编程实现了基于四叉树的动态多分辨率三维地形。试验结果表明，LOD方法可以很好地满足三维地形可视化和虚拟现实应用中地形实时简化和显示的要求。     

保持地形特征的网格模型简化算法

针对目前地形简化算法在低分辨率的状态下忽略地形本身的重要起伏特征,如山峰、河谷等典型区域,导致视觉上的失真的问题,在Garland算法的基础上,结合地形学中山谷线和山脊线定义提出顶点特征度的概念,并将其作为权值嵌入到误差测度中,使简化后的地形模型能够保留更多重要特征信息.与Garland算法的对比实验表明,文中算法在保...     

基于RBF的点模型布尔运算

由已有模型构造新的模型是数字娱乐领域的重要造型方法,提出了一种基于RBF（径向基函数）的点模型布尔运算方法。该方法首先将输入点模型进行空间八叉树划分,然后采用RBF将点模型隐式化生成隐函数表示的符号距离场,最后通过隐式曲面的布尔运算方法剔除多余的点,得到需要的新点模型。对点模型进行空间八叉树划分加速了点模型的RBF隐式化过程。该方法可由多个简单的点模型快速构造出复杂的点模型。     

地形数字高程模型的物理模型快速成形方法

地形物理模型被广泛应用于城市建设、军事战略规划、流域和地质教育等方面,而目前数字地形模型多以数字高程模型数据格式进行存储和显示,为此提出一种将地形的数字高程模型数据直接转换成三维STL模型文件进行快速原型制作的方法.首先对多种格式的数字高程模型数据进行识别转换,根据预设比例和打印精度进行数据简化处理;然后将地形表面数据转换为三角面片,并根据预设阈值进行面片优化和误差修正;最后补充基底和侧壁的三角面片,生成三维STL模型文件,下载到快速成形系统中制作出缩放后的地形物理模型.选取地理特征明显的采样区域进行地形物理模型快速成形实验的结果表明,该方法可以省去中间转换过程,有效减少数据丢失,用更少的时间和更低的成本创建出地形物理模型.     

基于四叉树分割的地形LOD技术综述

层次细节(Levels of Detail,LOD)技术是在大规模地形模型简化方面使用得最多的技术,它极大地提高了地形场景的漫游速度。在众多LOD模型中,应用最为广泛的是基于四叉树(Quadtree)分割的LOD算法。国内外学者对LOD模型做了大量的研究工作,文中对基于四叉树分割的LOD算法进行了系统的梳理与总结,对涉及到的核心算法进行了归类并详细分析了各自的优缺点,深入且全面地介绍了其研究现状。     

一种基于混合结构的地形快速绘制算法

大规模地形绘制在虚拟现实等领域中有着广泛应用.针对实时场景漫游过程中对场景精度的要求,提出一种视点相关的混合结构的LOD简化算法,算法保留了四叉树结构与不规则三角网TIN(Triangulated Irregular Network)结构的优点,在宏观上以四叉树方法简化地形数据,在细节层次上使用不规则三角网表示地形,最后通过有效的误差控制原则,解决了四叉树结构分块间的连接问题.简化了算法实现,提高了算法效率,在重建速度上有了一定的提高.     

视相关地形多分辨率模型在飞行仿真中的应用

对于飞行仿真中海量地形数据,现有的软硬件无法直接对其进行实时连续的绘制,采用视点相关的层次细节模型可以有效地提高实时绘制的性能.该文针对飞行仿真中大地形实时显示问题,对现有的视点相关多分辨率模型算法进行了改进,采用四叉树结构来表示地形,给出了节点的数据结构和构建四叉树的算法;提出了一种新的细节层次选择误差度量标准;实现了视点相关的连续多分辨率地形网格的简化和实时绘制.     

A method to reduce the complexity of conditional replenishment algorithm for hybrid 3DTV with mixed resolution

SC-MMH (Service Compatible 3DTV using Main and Mobile Hybrid) is a kind of hybrid 3DTV system where the resolutions of stereoscopic views are not identical and has become one of ATSC standards for terrestrial 3DTV. And CRA (Conditional Replenishment Algorithm) has been proposed to enhance the visual quality of this asymmetrical hybrid 3DTV with mixed resolution. CRA uses a variable-sized square block as a PU (Processing Unit) and the quad-tree is employed to represent the overall hierarchical structure. The largest and smallest sizes of PU of quad-tree affect the RD (Rate-Distortion) performance as well as the computational complexity of CRA. In this paper, we examine the effect of quad-tree levels on the BD-PSNR and the processing time. And we suggest the proper set of top and bottom levels which reduces the complexity of CRA with a negligible degradation of quality. Simulation for the stereoscopic sequences of HD resolution showed that the processing time of CRA can be considerably reduced to 70 % but the decrease of BD-PSNR is only 0.02 dB by employing of the combination of (7, 2) levels instead of conventional combination of (8, 0) levels. And the processing time could be more reduced to 60 % for UHD sequences when we used the combination of (7, 3) levels.     

基于自适应四叉树的地形LOD算法

大数据动态地形三维可视化需要使用分层细节技术(LOD)简化模型,提高三维可视化效率,而四叉树可以优化复杂数据的数据结构.首先讨论了基于自适应四叉树实现LOD的一般方法,详细探讨了模型连接的三角扇绘制法;然后针对四叉树结构多分辨率表示的特点,提出了一种基于自适应四叉树节点属性修改,实现LOD模型的连续无缝连接的方法;最后使用提出的方法,实现了一幅1∶ 50000地形图范围的三维可视化,有效提高了动态显示效果.     

A Hierarchical RBF Online Learning Algorithm for Real-Time 3-D Scanner

In this paper, a novel real-time online network model is presented. It is derived from the hierarchical radial basis function (HRBF) model and it grows by automatically adding units at smaller scales, where the surface details are located, while data points are being collected. Real-time operation is achieved by exploiting the quasi-local nature of the Gaussian units: through the definition of a quad-tree structure to support their receptive field local network reconfiguration can be obtained. The model has been applied to 3-D scanning, where an updated real-time display of the manifold to the operator is fundamental to drive the acquisition procedure itself. Quantitative results are reported, which show that the accuracy achieved is comparable to that of two batch approaches: batch HRBF and support vector machines (SVMs). However, these two approaches are not suitable to real-time online learning. Moreover, proof of convergence is also given.      

基于四叉树结构索引的约束TIN的构建

提出了一个用四义树索引对平面区域进行划分并在此基础上用前沿推进法实现平面点集TIN构建的算法。对于实际应用中所遇到的数据，四叉树索引能够在有限层次内对平面区域进行有效划分，从而保证了TIN构建程序的运行效率。该算法能适用于任意的初始边界约束条件，并对边界和点集的分布特征具有良好的适应能力，因此该算法适用于复杂地形的DTM建模。     

基于改进的约束四叉树LOD全球地形实时绘制

由于大规模三维地形可视化的数据量大、组织结构复杂等特点,对大规模地形数据的分块、调度和组织已成为研究重点。传统的INY．树结构存在节点重复储存、大地形绘制效率不高、T形裂缝等问题,论文提出了一种改进的约束四叉树多细节层次绘制算法,减少了储存冗余。在全球地形实时绘制的时候,采用了改进的细节层次细分评价函数和简单的“裙边”裂缝处理方法,并且使用了四种绘制优化策略。通过实验结果可以看出,计算机储存减少,计算量降低,大地形的实时绘制效果、效率很好。对虚拟城市、数字地球的构建和应用有参考价值。     

基于粒子群算法优化支持向量机汽车故障诊断研究

汽车故障检测和诊断技术一直是国内外研究热点问题。支持向量机用于汽车故障诊断时,其多分类组合决策对分类正确率及诊断时间有很大影响,为了有效提高汽车系统故障诊断的效率和精度,提出了一种基于粒子群算法优化层次支持向量机汽车故障诊断检测方法。针对分解支持向量机具有测试时间短、结构难以确定的特点,利用粒子群算法,依据最大间隔距离原则优化层次支持向量机模型,使每个节点的支持向量机具有最大分类间隔,减少了误差积累,从而优化了多级二叉树结构的SVM,实现故障的分级诊断。仿真实验结果表明,提出的算法在所有参比模型中精度最高,能高效地对汽车系统的故障进行检测与定位,具有较强的泛化能力,同时缩短了故障诊断时间。     

用于医学影像快速篡改检测和恢复的无损水印算法

针对现有方法中篡改检测效率不高、定位不精确的问题,提出了一种基于无损水印和四叉树分解的医学图像快速篡改检测及恢复的方法。利用对医学图像进行四叉树分解过程中的层次结构特点,提高了篡改检测精确性和定位速度;同时使用分解后块中对角线像素均值作为恢复特征值,保证篡改后图像的修复质量。实验结果表明,与现有方法相比,所提方法在尺寸为512×512的图像中,定位比较次数降至6.7次左右,篡改定位精确性提高了5%左右。     

层次结构树木物理运动的实时仿真

提出一种在GPU上实现基于力学运动原理的层次结构树木运动的并行仿真技术。该技术通过分析物理运动原理与多层次的矩阵结构(HMSM)算法的并行性,来达到将树木动画在图形硬件CUDA平台上进行加速的目的。首先介绍层次结构树木在外力诸如风力等作用下的物理运动原理;然后,针对树木的物理运动以及层次结构叠加算法详细地进行并行性分析;之后着重阐述CUDA框架下树木运动的并行结构设计过程与并行算法的详细设计方法;最后在GPU上执行树木物理运动仿真。实验结果表明,该技术不但能够生成真实感较强的树木动画序列,还能够实时模拟基于物理的树木运动。同时,该技术给计算机动画的加速算法提供了很好的思想。     

Automatic calibration a hydrological model using a master–slave swarms shuffling evolution algorithm based on self-adaptive particle swarm optimization

Parameter estimation for hydrological models is a challenging task, which has received significant attention by the scientific community. This paper presents a master–slave swarms shuffling evolution algorithm based on self-adaptive particle swarm optimization (MSSE-SPSO), which combines a particle swarm optimization with self-adaptive, hierarchical and multi-swarms shuffling evolution strategies. By comparison with particle swarm optimization (PSO) and a master–slave swarms shuffling evolution algorithm based on particle swarm optimization (MSSE-PSO), MSSE-SPSO is also applied to identify HIMS hydrological model to demonstrate the feasibility of calibrating hydrological model. The results show that MSSE-SPSO remarkably improves the calculation accuracy and is an effective approach to calibrate hydrological model.