基于大地坐标的通视性检查算法

点到点的通视性检查算法是作战仿真系统使用的重要算法之一.目前通视性检查算法多基于直角坐标.计算时需要将初始给定的大地坐标转化为直角坐标.在分析了摹本通视性模型以及目前使用的基于直角坐标的通视性检查算法的基础上,提出了一种基于大地坐标的点到点通视性检查算法,算法通过求取视线和地形采样点连线在地球表面投影的交点的经纬度坐标,利用线性差值计算两连线在该经纬度处的高程,来进行通视性判定,不需要将球面上的大地坐标转换为平面直角坐标,而且能够考虑到地球曲率对通视性的影响.最后,通过算法实验分析,检验了本算法的可用性.     

RSG地形的矢量视域改进算法

针对视域分析改进算法及其矢量化进行研究,提出了一种基于局部最优检测和高程限制的改进通视性算法。介绍了空间中两点通视性问题的基本算法;给出了局部最优单调区间的定义;通过分析视线方向与地形遮挡点之间的关系,提出了基于局部最优区间和最大高程限制的通视性改进算法,给出了算法的实现方法;改进算法只对一般高程点进行局部最优判断,而只对点序列中相对较少的一部分点进行完整的通视性计算,因此改进算法在收敛速度方面得到了明显改善;最后,通过程序仿真对改进算法进行了验证,并利用改进算法进行了视域分析与矢量化仿真。     

基于三维空间句法的城市空间通视性分析

城市空间结构分析中,城市空间内的通视分析是一个基本的问题。在二维空间句法研究的基础上,将城市建筑物的高度作为第三维,进行了基于三维空间句法的城市空间通视性研究。在传统二维轴线地图上,创建了三维轴线地图,将轴线交点平均斜率作为评价该点通视性指标,通过克吕格插值方法生成了城市空间内的通视性分布图。     

基于改进的LOS算法实现对复杂地形场景的可视域分析

基于视线(line of sight,LOS)原理,结合地形高程信息,文中提出了一种运算效率较高的改进LOS算法,用来解决复杂场景下的可视性分析问题.该算法不仅采用计算目标点与视点的几何关系来判定可视域,更重要的是利用了地形高程信息来对目标点的可视域进行判断,将部分目标点的可视域判断条件简化为其高程与指定高程的比较,从而提高了地形可视性分析的计算效率.该方法不仅可以应用在三维森林场景的可视域分析中,还可应用在城市环境的分析中.实验证明,文中提出的方法在计算效率和精度上优于传统的可视性方法.     

四种通视性分析方法与实验比较

对于计算威胁区通视性的四种方法进行了分析与实验比较。所谓通视性分析（Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓ）就是分析在三维空间中观察者发现目标的概率。通视性分析是飞行航路规划的基础,对于选择一条安全的航路具有重要意义。通视性分析的主要任务是找出使飞行器能够躲避给定的观察者,如雷达站、空中预警飞机和拦截飞机等区域。在这些区域中,飞行器具有最小被发现概率。选择那些使飞行器具有最小被发现概率的航路,可以大大增强飞行器的生存概率。文中讨论了四种通视性方法即点到区域法、快速点到三角形法、次快速点到三角形法、消隐法,并进行了实验比较。     

曲线通视分析算法初探

通视分析是常用的重要地理信息系统分析方法,在各种系统的空间分析功能中,用得较多的是直线通视,而在许多现实情况中,通视路径是一条曲线。作者根据军事上的应用需求,以炮弹弹道计算数字地形模型上的着落点为例,来初步探讨曲线通视的算法,并用实例进行了验证。     

改进的通视性检查算法

对虚拟环境中点到点的通视性检查算法进行了研究.在深入分析了一个目前具有代表性的投影覆盖检测(sieve overlap,简称SO)算法的基础上,对该算法进行了改进,使其更适合大规模分布式虚拟环境及各种仿真的需要.SO算法利用桶表和单线索三叉树进行地形多边形的管理及各种检索工作.基于感兴趣区的思想,大幅度缩减了桶表的检索范围,使点到点的通视性检查具有更高的真实性和实时性,能够更为有效地为大规模分布式虚拟环境中的动态实体提供各种环境信息.对SO算法及其改进算法SO^*在虚拟环境中应用的时间空间效率进行了分析.     

自适应小波变换的图像扩频数字水印

在分析了自适应小波变换和扩频特性关系的基础上,提出一种基于小波变换的扩频数字水印算法。利用该算法,计算机模拟实验表明该方法具有较好的不可视性、鲁棒性,并且可以实现扩频数字水印的盲检测性。     

基于透视投影的激光跟踪测量系统可视性分析

针对现有激光跟踪测量系统可视性分析方法在计算效率方面的不足，提出一种基于透视投影的激光跟踪测量系统可视性分析方法。给出了激光跟踪仪可视性分析的数学定义，利用测点与站位点之间的关系对可视性分析进行描述；利用包络盒对障碍物进行简化，同时根据障碍物、测点、站位点之间的关系，剔除了不参与可视性分析运算的障碍物；在此基础上，利用透视投影的原理，对障碍物在跟踪仪可布置平面上的投影进行了求解，并利用该投影与站位点之间是否包含的关系，得到了测点与站位点之间的可视性矩阵，结合提出的可视性势能的概念，对跟踪仪满足可视性的区域进行了求解。最后，以某飞机舱门检验工装的测量为例，验证了该方法和模型的正确性和有效性。     

战场环境数据库实现中的若干模型研究

战场环境数据库在CGF的应用中需要有算法模型对其进行支持。该文在研究中提出了用于坦克路径规划的基于地貌的坦克不可通行区域算法,改进了判断点与多边形关系的顺时针右侧算法和变间距通视性算法两种实时模型。并把它们应用于CGF系统中,取得良好的效果。     

基于拐点线的大雾能见度检测算法

针对基于区域增长算法的能见度检测方法精度低和计算复杂度高的问题,提出一种基于拐点线(IPL)检测滤波器的能见度检测算法。首先,分析了拐点线所具有的各向异性、连续性和水平性等特征;然后,根据这些特征构建了一个拐点线检测滤波器,以提高拐点检测的精度和速度;最后,结合能见度计算模型和拐点线检测滤波器的检测结果计算大雾天气下的能见度值。与基于区域增长算法的能见度检测方法相比,该算法的运行时间和检测误差分别降低了80%和12.2%。实验结果表明,基于拐点线检测滤波器的能见度检测算法能够有效提高雾天能见度的检测精度,降低拐点定位的计算复杂度。     

融合阴影图和深度划分阴影体的阴影渲染算法

阴影图算法可以简单、快速地渲染硬阴影,但该算法渲染的硬阴影会在边缘区域出现锯齿状走样。受此影响,基于阴影图算法渲染的柔和阴影,在小尺寸半影区域依然可能会出现锯齿状走样。因此,要渲染无走样的柔和阴影,需要精确计算阴影边缘区域的着色点对点光源的可见性。深度划分阴影体算法可以精确地计算着色点对点光源的可见性,但其不仅在效率上不及阴影图算法,还无法实现柔和阴影渲染。针对上述问题,提出一种融合阴影图和深度划分阴影体的阴影渲染算法,对处于阴影边缘区域的着色点,使用深度划分阴影体算法精确计算该着色点对点光源的可见性;对其他着色点,使用阴影图算法快速计算该着色点对点光源的可见性。最后,将着色点的可见性值存储在可见性图中并滤波即可实现无走样柔和阴影的渲染。     

基于四叉树结构的数字地表模型快速生成算法设计

为了研究数字地表模型的快速生成方法，在总结传统Delaunay三角化算法的基础上，给出了一个基于四叉树结构的数字地表模型快速生成算法的详细设计，该算法的基本思想是首先利用四叉树结构来对离散点进行分割，然后对四叉树叶节点进行Delaunay三角化，再两两合并四叉树节点三角网的凸壳，以快速生成地表表格网模型，该算法是以四叉树为基本单位为实现限定边和限定多边形的快速嵌入，最后给出了算法在不同情况下的测试结果，并对测试结果进行了具体分析，给出了算法的时间效率分析和空间复杂性分析，实测数据结果表明，该算法有着较好的性能，而且也非常稳定，通过实测结果分析和算法的时间效率分析，可以得到算法的时间效率近似为O(nlog(n）），通过算法的空间复杂性分析可以看出，算法可以自动适应不同的点空间分布情况，而且采用四叉树结构也非常有利于限定边和限定多边形的嵌入。     

基于视线的地形可视性分析研究

地形可视性分析在军事、电信、旅游等领域有着广泛的应用。各种复杂的、和应用有关的可视性分析大多数采用的是基于视线(LineofSight,LOS)的方法。文章在阐述视线方法的基础上,根据分析对象的不同对地形可视性分析问题进行了分类,并且从数学模型和实验仿真两方面对各种类型的可视性分析的联系和区别进行了研究,在此基础上提出了关于地形可视性分析的统一模型以及对可视性问题解决方法的一些展望。     

Parallel terrain visibility calculation on the graphics processing unit

In this paper, we present the graphics processing unit (GPU)‐based parallel implementation of visibility calculation from multiple viewpoints on raster terrain grids. Two levels of parallelism are introduced in the GPU kernels — parallel traversal of visibility rays from a single viewpoint and parallel processing of viewpoints. The obtained visibility maps are combined in parallel using the selected logical operator. A comparison with multi‐threaded CPU implementation is performed to establish the expected speed‐ups of viewshed construction when the source and destination types are sets of scattered locations, paths, or regions. The results demonstrate that using the GPU, the acceleration of an order of magnitude can be achieved on average with both point sampling and bilinear filtering of the elevation map. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Probabilistic Visibility Evaluation for Direct Illumination

The efficient evaluation of visibility in a three‐dimensional scene is a longstanding problem in computer graphics. Visibility evaluations come in many different forms: figuring out what object is visible in a pixel; determining whether a point is visible to a light source; or evaluating the mutual visibility between 2 surface points. This paper provides a new, experimental view on visibility, based on a probabilistic evaluation of the visibility function. Instead of checking the visibility against all possible intervening geometry the visibility between 2 points is now evaluated by testing only a random subset of objects. The result is not a Boolean value that is either 0 or 1, but a numerical value that can even be negative. Because we use the visibility evaluation as part of the integrand in illumination computations, the probabilistic evaluation of visibility becomes part of the Monte Carlo procedure of estimating the illumination integral, and results in an unbiased computation of illumination values in the scene. Moreover, the number of intersections tests for any given ray is decreased, since only a random selection of geometric primitives is tested. Although probabilistic visibility is an experimental and new idea, we present a practical algorithm for direct illumination that uses the probabilistic nature of visibility evaluations.