地质数据的等值线绘制方法研究

等值线图是地质研究工作中的一种重要表示方法,它通过处理一些离散的点来生成连续平滑的地质结构图。但是对于不规则离散数据且有断层存在的情况,等值线的绘制是比较困难的,很难满足实际的需求。在基于断层恢复法的基础上对其进行了一些优化,既考虑到了断层的落差距离,又考虑到了断层的水平断距,使绘制出的等值线图误差更小,更加符合断层的真实情况。方法基于三角网格确定等值点,通过计算出的等值点对进行等值线跟踪,并给出了有断层存在时的等值线处理方法,实验分别给出了有无断层存在时的等值线图,证明了算法的可操作性和可行性。     

一种基于网格延展法的等值线生成算法

已有等值线生成算法研究存在算法复杂、不健壮,实现难度大,或与应用系统集成难度大,应用不灵活等问题,以雨量等值线生成算法为例,介绍一种基于网格延展法的等值线生成算法。基于网格延展法的等值线生成算法,通过网格延展法实现等值面的提取,并使用一种简单的方法实现等值线平滑计算,整体等值线生成算法简单、易于实现;基于规则网格进行空间插值计算,对研究区域数据点分布具有很强的适应性,算法表现出较好的健壮性;无须进行等值线边界裁剪计算,也无须考虑等值线追踪时出现的分叉、连通域等问题,可大大减少等值线生成的计算量,降低等值线算法的实现难度;同时计算过程多数是对二维数组的操作,可以使用多种计算机语言实现,具有较好的生产应用价值。     

油藏数值模拟中复杂等值线图的绘制方法研究

等值图是油藏数模软件前后处理程序包的一个重要表示方法.为了开发高效、实用的等值图程序模块,提出了一套完整的绘制复杂等值线图的方法.该方法利用三角单元法确定等值点,通过逐点比较进行等值线追踪,利用二次B样条方法光滑等值线,利用投影方法判断等值线是否与断层相交,并给出了确定等值点和绘制等值线时对断层和内外边界的处理方法以及对散点数据网格化的两种办法,即趋势面分析方法和距离加权平均的方法.该套方法既可以处理不规则边界,又可以处理断层和散点数据,可以满足油藏数值模拟中复杂等值线图的绘制要求.它对于实现高质量的油藏数模前后处理程序包具有重要实用意义.     

复杂矩形网等值线图的剪切

裁剪是计算机图形学中的一个基本问题，在绘制矩形网等值线的时候，会遇到某片状或环状区域没有采集数据点分布、地区边界区域、插值不准确的区域等涉及到剪切处理的情况，然而，目前国内外的一些著名剪切算法对于圆滑后的矩形网等值线的剪切处理，由于时间复杂度太高和区域的复杂性而显得力不从心，为了解决这一问题，提出了一种适合矩形网等值线图剪处理的算法，其概述为：（1）将单个剪切多边形内的等值点或者是嵌套环内的等值点置一为2.0；（2）记录多边每个边出发的等值线的追踪方向；（3）增加等值线追踪结束条件，用实际的大数据量进行了各种裁剪区域的测试，实践证明，这种方法对于矩形网等值线的复杂区域剪切处理快速有效。     

基于扫描线转换的快速等值线填充算法

提出了一种基于扫描线转换的等值线快速填充算法。与现有的逐点扫描法和区域填充算法相比,该算法既不需要进行逐点插值计算,也不需要追踪等值区域,判断区域包含关系,因而填充速度很快,且填充结果与区域填充法结果一致。实践证明该算法可以在毫秒级完成等值线图的填充。     

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。     

一种基于不规则三角网的地层等值线绘制方法

等值线图是地图学中最常用的地理要素,是地质资源信息系统中最基础和常见的数据表示形式。针对地质模型其地层可视化的特点,研究和分析传统等值线追踪方法的不足,提出一种基于不规则三角网的等值线分类追踪算法。该方法对数据存储模式进行了简化处理,并结合实际应用要求在VC++与Open Scene Graph的开发环境下,实现了等值线的绘制。通过建立地层属性的映射规则,对等值线图进行了填充,达到了地层三维可视化的真实效果,以某采油厂地层离散数据为例,验证了等值线追踪算法的可行性和正确性。     

基于距离倒数加权法的等值面绘制简化算法

对常用的几种等值面绘制算法进行了分析,考查了其计算的复杂度,提出一种基于距离倒数加权的简易算法.该算法的基本思想是:利用计算机图像的像素离散性,结合实际工程应用上有一些情况中采样点位置稳定不变的特点,不需要先生成等值线,而是逐一扫描所有像素,以简单的函数计算其等值面彩色值.通过与已知曲面函数的理想等值面对比分析表明,该算法在采样点达到一定密度时拟合较好.给出了主要数据结构和算法的C语言实现.     

基于Fork/Join框架的等值面快速生成并行算法

针对传统串行等值面提取算法在处理离散点数量多、网格点密度大的数据时生成效率差的问题,提出一种新的基于Fork/Join框架下的等值面快速生成并行算法。通过对传统串行算法中的关键步骤进行并行计算可行性分析,提出可以实施并行计算的四个单独步骤:离散点数据网格化处理、等值点计算、等值线追踪与光滑、等值面标记识别。通过将并行计算作用于等值面生成的这四个步骤中,减少了等值面计算的执行时间,加快了等值面的生成速度。实验结果表明,在数据计算量较大时,与传统串行算法相比,并行算法能在2秒内快速生成等值面,最大加速比高于5.0,提高了等值面的生成效率并取得了良好的绘制效果,满足了高实时性的业务需求。     

三角网格等值线的追踪与填充

等值线是一种形和数的统一,在许多领域是成果数据表示的重要图件之一。常规的等值线绘制方法分为矩形网格法和三角形网格法两种,三角网法不仅适合于规则的网格数据,也适合于不规则、甚至畸形分布的散乱数据。本文介绍了使用三角网实现追踪等值线,使用弦长样条插值方法对等值线进行插值处理,最后结合二维块体追踪技术对等值线图区域进行追踪并填充。     

Fast Tracing of Acoustic Beams and Paths Through Visibility Lookup

The beam tracing method can be used for the fast tracing of a large number of acoustic paths through a direct lookup of a special tree-like data structure (beam tree) that describes the iterated visibility information from one specific position. This structure describes the branching of bundles of rays (beams) as they encounter reflectors in their paths. For this reason, beam tracing is suitable for real-time acoustic rendering even when the receiver is moving. In this paper, we propose a novel technique that enables the fast tracing of a large number of acoustic beams through the iterative lookup of a special data structure that describes the global visibility between reflectors. The method enables the immediate generation of the beam tree corresponding to an arbitrary source location, which can then be used for path tracing through direct lookup. In practice, this technique generalizes the traditional beam-tracing method as it makes it suitable for real-time acoustic rendering not just when the receiver is moving but also when the source is moving. The method enables real-time modeling of acoustic propagation and real-time auralization in complex 2-D and 2-Dtimes1-D environments (e.g., vertical walls limited by horizontal floor and ceiling), which makes it suitable for applications of real-time virtual acoustics, immersive gaming, and advanced acoustic rendering. Some experimental results show the effectiveness of fast beam tracing with respect to the state of the art in acoustic beam tracing.     

A simplified interpolation and conversion method of contour surface model to mesh surface model

Contour line type representation is useful for understanding the surface structure qualitatively to a human. However, for the computer handling, a contour line model may not be suitable and it is required to be converted to the other type model such as a mesh surface model. It may be a problem how to decide mesh data on a mesh line where there are fewer points intersecting with contour lines. In this article, the authors propose a new method to convert a contour line model to a mesh surface model with minimum errors. Mesh lines (equivalent to the planes intersected with contour surface) located on the contour surface and intersected with contour lines are calculated. A mesh line which has maximum number of effective sampling points (that means maximum number of intersections with contour lines, and hereafter referred to as latter) is selected and a sectional shape along this mesh line is decided. The sectional shape is represented by spline curve with parameters, so that the mesh point data on the mesh line can be determined easily, and these decided mesh points are regarded as equivalent as intersection with contour lines. The above processes are repeated until all mesh lines which have intersection points or obtained mesh data have been chosen and calculated. Thus we can convert a contour model to a mesh surface model with minimum loss of contour line informations.     

一种彩色图像区域分割及轮廓矢量化新算法

提出了一种逆时针追踪轮廓线的彩色图像区域分割算法,其思想是按逆时针顺序追踪轮廓线,在追踪过程中避免了像素点的重复判断,采用回溯搜索解决崎点问题,从而保证了追踪过程的连续性和正性性,在此基础上,运用递归方法分割出图像的所有不同色彩区域,直接提取出具有一定色极特征的区域,具有较高的实用性,也是此算法的优点之一,本文亦从直线像素点排列的特点出发,提出了一种轮廓点列快速矢量化算法,极大地减沲轮廓需存储的像素点个数,节省了内存空间,并为进一步算是如形状匹配,编码等提供了基础,实施测试的结果表明,该算法效果较好,达到了预测的要求。     

Priority-Driven Acoustic Modeling for Virtual Environments

Geometric acoustic modeling systems spatialize sounds according to reverberation paths from a sound source to a receiver to give an auditory impression of a virtual 3D environment. These systems are useful for concert hall design, teleconferencing, training and simulation, and interactive virtual environments. In many cases, such as in an interactive walkthrough program, the reverberation paths must be updated within strict timing constraints - e.g., as the sound receiver moves under interactive control by a user. In this paper, we describe a geometric acoustic modeling algorithm that uses a priority queue to trace polyhedral beams representing reverberation paths in best-first order up to some termination criteria (e.g., expired time-slice). The advantage of this algorithm is that it is more likely to find the highest priority reverberation paths within a fixed time-slice, avoiding many geometric computations for lower-priority beams. Yet, there is overhead in computing priorities and managing the priority queue. The focus of this paper is to study the trade-offs of the priority-driven beam tracing algorithm with different priority functions. During experiments computing reverberation paths between a source and a receiver in a 3D building environment, we find that priority functions incorporating more accurate estimates of source-to-receiver path length are more likely to find early reverberation paths useful for spatialization, especially in situations where the source and receiver cannot reach each other through trivial reverberation paths. However, when receivers are added to the environment such that it becomes more densely and evenly populated, this advantage diminishes.     

空间三角网格曲面的边界提取方法

边界是曲面的重要特征之一,在形状匹配、曲面拼接等方面有着重要作用.由于空间网格数据分布不规则,不能从点的坐标直接得到曲面的边界,因此提出了一种空间三角网格曲面的边界提取方法,通过判断一个点的邻接点是否都能通过三角网格的边组成闭合曲线来获取边界点.该方法易于实现、适应性强,并应用于计算机辅助文物复原系统,实验证明,此算法能正确处理空间三角网格数据,且效率很高.     

三维有限元模型的任意剖切及其等值线与彩色云图生成的方法

对三维有限元模型快速有效地生成任意剖面上等值线及彩色云图,是有限元计算后处理中的一个重要技术。该文在建立单元信息描述表的基础上,提出了一种适合于任意三维实体单元类型的通用剖切算法,和在剖切面及外表面生成等值线或高质量彩色云图的方法。     

An error analysis and mesh adaptation method for shape design of structural components

A finite element error analysis and mesh adaptation method that can be used for improving analysis accuracy in carrying out shape design of structural components is presented in this paper. The simple error estimator developed by Zienkiewicz is adopted in this study for finite element error analysis, using only post-processing finite element data. The mesh adaptation algorithm implemented in ANSYS is investigated and the difficulties found are discussed. An improved algorithm that utilizes ANSYS POST1 capabilities is proposed and found to be more efficient than the ANSYS algorithm. An example is given to show the efficiency. An interactive mesh adaptation method that utilizes PATRAN meshing and result-displaying capabilities is proposed. This proposed method displays error distribution and stress contour of analysis results using color plots, to help the designer in identifying the critical regions for mesh refinement. Also, it provides guidance for mesh refinement by computing and displaying the desired element size information, based on error estimate and a mesh refinement criterion defined by the designer. This method is more efficient and effective than the semi-automatic algorithm implemented in ANSYS, and is suitable for structural shape design. This method can be applied not only to set-up a finite element mesh of the structure at initial design but to ensure analysis accuracy in the design process. Examples are given to demonstrate feasibility of the proposed method.     

一种位图矢量化新方法

在图像的矢量化过程中,是否精确有效获取图像的几何特征点直接影响到矢量化效果,而已有的研究中并没有十分有效的方法。文章通过对位图边界轮廓进行合理分解,找出主要轮廓特征,得到轮廓关键特征点;并且用原始轮廓点对特征点进行插值,不但能够很好地保留图像的原始信息特征,失真小,还能适应多种形式的图像矢量化算法。在CA D/CA M中的图像运用中取得较好效果。     

一种针对Xen超级调用的入侵防护方法

云计算技术已飞速发展并被广泛应用,虚拟化作为云计算的重要支撑,提高了平台对资源的利用效率与管理能力。作为一款开源虚拟化软件,Xen独特的设计思想与优良的虚拟化性能使其被许多云服务商采用,然而Xen虚拟机监视器同样面临着许多安全问题。Xen为虚拟机提供的特权接口可能被虚拟机恶意代码利用,攻击者可以借此攻击Xen或者运行其上的虚拟机。文章针对Xen向虚拟机提供的超级调用接口面临被恶意虚拟机内核代码利用的问题,提出了一种基于执行路径的分析方法,用以追溯发起该超级调用的虚拟机执行路径,与一个最初的路径训练集进行对比,可以避免超级调用被恶意虚拟机内核代码利用。该方法通过追溯虚拟机内核堆栈信息,结合指令分析与虚拟机内核符号表信息,实现了虚拟化平台下对虚拟机执行路径的动态追踪与重构。在Xen下进行实验,通过创建新的虚拟机并让其单独运行来获得训练集,训练集中包含所有发起该超级调用的虚拟机路径信息。在随后虚拟机运行过程中针对该超级调用动态构造出对应的虚拟机执行路径,将其与训练集对比,避免非正常执行路径的超级调用发生。     

边缘追踪模型与SURF检测结合提取天绘影像机场目标

目的 遥感影像提取识别机场目标是遥感领域研究的热点。但是大多研究仅使用被裁剪的影像进行提取识别,由于处理速度等原因很少使用整景高空间分辨率遥感影像提取机场目标。大多数研究是先提取出图像中的直线,根据直线确定机场跑道再确定机场目标,但高分辨率图像提取的直线不仅是机场跑道的,还有可能是高速公路、铁路、大型厂房的外墙、耕地边缘、山脉、地层等,如何区分提取的直线是机场跑道很少被研究。很多研究提取的都是大型机场目标,没有对小型机场进行提取识别,另外如果图像中同时有两个机场应该如何提取也没有被研究。天绘具有数据实时回收,数据全球覆盖等特点,本文将使用高空间分辨率天绘影像（6 000×6 000 像素）提取机场目标。天绘影像地物类型复杂,细节丰富,仅使用一般的空间滤波或边缘探测方法会导致检测结果中有过多的噪声和伪边缘,致使机场目标识别不出来,所以建立了一种以边缘提取追踪模型和SURF（speeded up robust features）检测结合的检测方法和提取流程,达到机场目标识别的目的。方法 边缘提取追踪模型是建立在边缘提取基础上。首先对天绘影像进行滤波处理消除噪声,再对图像进行梯度幅值和法线梯度方向的计算,并利用改进的非极大值抑制方法找到梯度图像中局部变化的最大值,删掉其他值,获得单像素边缘图像,然后对边缘图像进行边缘轮廓线追踪提取出边缘轮廓线,最后使用直线检测和SURF检测方法识别出机场目标。结果 使用本文方法成功地识别了4景天绘卫星图像中的机场目标。借助改进的非极大值抑制和边缘轮廓线追踪提取方法有效地提取了影像中所有地物的边缘,识别出的地物边缘都是清晰的、单像素的边缘,对地物边缘轮廓进行直线提取,并在提取直线的基础上使用SURF检测获得图像中的机场目标。利用天绘卫星图像成功在2景图像中分别提取出一大、一小两个机场,在另外两景图像中分别各提取出一个机场,顺利地实现了用天绘卫星图像提取识别机场目标的过程。结论 本文提出的机场目标提取方法十分有效,该方法不仅适合于天绘卫星遥感数据,还适用于和天绘卫星类似的其他遥感卫星数据。其中对非极大值抑制方法的改进能够提取出更准确的边缘,也能提取出更细微的边缘, 抑制虚假边缘的产生,对提取小型机场有帮助。