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。     

基于Java 3D的地球空间环境可视化研究

根据空间科学研究对交互性和Web化的发展需求,将Java 3D应用于该领域。深入剖析了Java 3D的主要几何类和实现细节;改进并实现了一种矩形网格等值线生成算法,解决了二义性和等值点在网格顶点的问题;介绍了一种生成规则网格的简单算法,并选用合适的Java 3D类加以实现;介绍了一种数值———颜色映射算法,并将空间环境数据映射为RGB颜色信息。综合运用这些算法,对地球空间环境中若干物理要素模型进行了二维和三维可视化。可视化结果与国内外空间环境模型研究成果基本一致,说明上述算法正确,有较高的参考价值。     

针对三维有限元数据场的精确后处理算法

为了描述有限元模型中数据场的分布规律，发展与完善了基于单元局部插值的母单元绘制算法，提出了以高斯积分点作为插值基准点的有限元应力云图绘制算法，并给出了具体的基于母单元的等值线绘制算法．与传统三角形算法做系统的比较表明，文中算法使有限元后处理功能充分达到了有限元数值分析的精度，尤其针对高阶插值数据场有更好的效果．     

降雨分析系统的设计与算法

等值线是反映空间地理信息数据关系的最重要的表现方式之一,但编程实现等值线的绘制并用其进行GIS软件的二次开发却并不容易。在实际开发降雨分析系统的基础上介绍了在数据可视化和地理信息系统中非常重要的等值线绘制和轮廓图填充算法,并且给出了基于动态链接库和XML技术的模块化系统整体架构。实际的绘制效果与计算速度可与美国GoldenSoft公司的著名软件Surfer相媲美。降雨数据来源包括以数据库和文件存储的一切实测、遥感数据。该系统已在杭州、温州、上虞、金华、台州等多个地市的防汛抗旱部门投入使用,改变了原先等值线主要由手工绘制的情况。本系统可以同样用于等高线的绘制。     

基于矩形网格追踪法的曲面主曲率等值线生成算法*

针对自由曲面在展开平面上的主曲率等值线生成问题,提出一种基于矩形网格追踪算法的等值线生成算法。利用面积坐标方法将曲面上的点及其极值曲率映射到优化展开平面上,在展开平面上采用遍历法得出等值点序列;利用矩形网格追踪法将等值点序列划分为连续无交叉的开等值线或连续封闭的闭等值线。最后以直纹面、锥形面和自由曲面为算例分别对算法进行计算验证,并与线性插值三角网格法进行对比。计算结果表明,基于矩形网格追踪的等值线生成算法具有计算速度快、精度高的特点。     

一种基于三角网的等值线自动填充算法

等值线填充就是先在等值线间建立拓扑关系,然后基于拓扑关系来完成等值线的填充,这一直是一个比较困难的问题.为了快速方便地进行等值线自动填充,提出了一种基于不规则三角网的等值线自动填充算法.该算法把采用不规则三角网生成的非闭合等值线,先根据一定关系与自定义边界连接成闭合等值线,然后通过确定各闭合等值线之间的包含关系和各等值线之间的填充颜色来绘制出等值线填充图.实践表明,该算法易于实现,且运算速度能满足业务需求.     

基于Java Servlet方式的等值线生成系统的设计与实现

本文研究了webGIS下基于Servlet方式等值线的绘制方法。在讨论了等值线生成的基本算法，包括离散点的网络化、等值点的确定与搜索、未知点的插值以及使用矩形网格进行边界裁剪等方法的基础上，设计和实现了基于Servlet方式的等值线生成系统。     

降雨分析系统的设计与算法

等值线是反映空间地理信息数据关系的最重要的表现方式之一,但编程实现等值线的绘制并用其进行GIS软件的二次开发却并不容易。在实际开发降雨分析系统的基础上介绍了在数据可视化和地理信息系统中非常重要的等值线绘制和轮廓图填充算法,并且给出了基于动态链接库和XML技术的模块化系统整体架构。实际的绘制效果与计算速度可与美国GoldenSoft公司的著名软件Surfer相媲美。降雨数据来源包括以数据库和文件存储的一切实测、遥感数据。该系统已在杭州、温州、上虞、金华、台州等多个地市的防汛抗旱部门投入使用,改变了原先等值线主要由手工绘制的情况。本系统可以同样用于等高线的绘制。     

警戒雷达网融合发现概率可视化方法研究

融合发现概率是警戒雷达网的一项重要战术指标,但该指标对指挥员来说难以理解和运用。针对该问题,提出一种基于等值线填充的融合发现概率可视化方法。给出战场任意区域的空间点采样方法,建立目标融合发现概率的计算模型,设计等值线填充时非闭合等值线的闭合处理算法和相邻等值线间的区域提取算法。对3部雷达构成的雷达网在无干扰和有干扰下的融合发现概率进行可视化分析,实验结果表明,可视化后的融合发现概率图直观、形象,指挥员可以掌握警戒雷达网任务区域内任意位置的发现概率,以及雷达网受到干扰后融合发现概率的变化情况。     

虚拟环境中多细节层次模型生成新算法

网格简化在科学计算可视化和虚拟现实等领域具有重要意义,它有利于降低几何模型的复杂度,提高模型实时绘制的速度。本文提出一个基于法向矢量的模型简化算法,算法通过比较顶点法矢与关联三角形法矢的夹角,有序地删除顶点,重组简化模型的拓扑结构。实验结果表明,算法在不影响模型视觉特征的前提下,实现了模型较大幅度的简化。     

一种用于机器人路径规划的新方法

本文讨论了一种用于二维空间中无碰路径搜索的新方法——自由三角形法。这里障碍物被抽象成封闭的几何图形(含凹域),且限制在一个矩形区域内,矩形域内障碍物以外的部分称为自由空间,自由空间被分割成三角形的集合,路径搜索就是在此基础上实现的。自由三角形法是机器人学中有关路径求解问题的一种新方法。     

Automatic unstructured grid generation based on iterative point insertion

Unstructured grid generation is concerned with discretizing surfaces and volumes in 3D space by triangles and tetrahedra. The tetrahedra discretize a volume in a surface's interior or surrounding a surface on its outside. This paper presents a new technique for unstructured grid generation based on intersecting lines with a given geometry and inserting grid points yielding an adapted grid whose point density decreases with increasing distance to the geometry. The technique is completely automatic.     

一种基于拓扑搜索的三角网求交算法

在地质构模以及各种地下工程设计等三维表达、分析领域,大规模的复杂三角形网的求交计算是三维表面模型建模的一个关键算法。根据三角形网中相邻三角形之间的拓扑邻接关系以及交线的连续性,提出了一种基于拓扑搜索的三角网求交算法。该算法引入空间辅助网格对原始三角网中的三角形进行筛选,并在候选三角形集合中依次追踪、计算构成交线的交线线段,在获得每个交线线段的同时完成了线段之间的连接。实验表明,该算法不仅效率高而且可靠性好。     

三维网格模型的布尔运算方法

提出了一种基于三维网格模型的布尔运算方法。首先通过基于方向包围盒（OBB）层次包围盒树的碰撞检测算法,得到实体的相交三角形对;接下来求出两相交三角形之间的交线,建立与三角形的交线拓扑关系;通过分类处理三种交线类型来对相交三角形进行区域划分,得到一系列多边形,并对多边形进行三角剖分形成结果区域;最后根据体的包含关系构建关系邻接表,判断多边形区域的相对于其他实体的内外关系并通过网格模型的拓扑关系,定位表面三角网格区域;同时根据交、并、差等布尔操作,对结果区域进行取舍,得到最终结果。实验结果表明相交部分的岩性与实体的岩性相吻合,验证了该算法的正确性以及可行性。     

Quorum and connected dominating sets based location service in wireless ad hoc, sensor and actuator networks

Location service provides position of mobile destination to source node to enable geo-routing. In existing quorum-based location service protocols, destination node registers its location along a ‘column’ while source node makes a query along a ‘row’. Grid and quorum-based location service is based on division of network into square grids, and selecting ‘leader’ location server node in each grid. Location updates, leader reelection and information transfer are performed whenever destination and leader nodes are moving to a different grid. We propose here to apply connected dominating sets (DS) as an alternative to grids. We also improved basic quorum, and applied on DS-quorum (DS based quorum) better criterion for triggering local information exchanges and global location updates, by meeting two criteria: certain distance movement and certain number of observed link changes with (DS) nodes. Backbones created by DS nodes (using 1-hop neighborhood information) are small size, do not have a parameter like grid size, and preserve network connectivity without the help of other nodes. Location updates and destination searches are restricted to backbone nodes. Both methods use ‘hello’ messages to learn neighbors. While this suffices to construct DS, grid leader (re)election requires additional messages. Simulation results show that using DS as backbone for quorum construction is superior to using grid as backbone or no backbone at all. The proposed DS-quorum location service can achieve higher (or similar) success rate with much less communication overhead than grid-based approaches.     

多元高斯声束模型相控阵超声传感器声场仿真

由于高斯函数积分的简单性,利用扩展多元高斯声束模型对矩形相控线阵超声传感器偏转聚焦时的辐射声场进行了理论计算,并在一种介质中与更精确的瑞利积分进行了分析和对比,在偏转角度不是很大的情况下,计算结果非常符合。利用该方法计算了传感器安装在契块上时固体试件中的声场分布,并在入射角大于10°(折射角大于20°)时,对结果进行了修正,使声场计算的偏转范围增大,进一步丰富了高斯叠加方法的适用范围。     

一种高效检测图像中是否有三角形的算法

在停车场的停车位检测系统中,要识别停车位是否空闲,就必须对检测系统获取的图像中的任何可能停靠在停车场中的汽车进行识别,但由于汽车种类、形状、大小等千变万化,因此通过识别图像中是否有汽车来判断停车位是否空闲是不现实的。由于可以先在每个停车位上画上一个实心黑三角形,然后通过识别图像中是否包含有三角形来判断停车位是否空闲,如果图像中没有实心黑三角形,则表明该停车位已经被汽车所占据;否则表明停车位空闲,因此,对空闲停车位的检测就转换为检测图像中是否有三角形,这要比识别所有的汽车容易得多。而传统的Hough变换则不能有效地检测图像中是否包含有三角形,为了准确检测三角形,提出了一种有效的检测图像中是否有三角形的算法。该算法首先利用Sobel算子检测出图像的边缘信息;然后抽取一条连通的边缘,并对当前抽取出来的连通边缘所围成的区域进行填充;接着利用三角形面积与它的3条边的关系来判断当前被填充的区域是否是三角形。当分析完该条边缘后,再继续抽取图像中的下一条边缘进行分析,如此反复,直到图像中的所有边缘被抽取完,则停止循环;最后输出结果,如果图像中有三角形,则输出三角形的个数;如果图像中没有三角形,则输出0。实践表明,该算法具有运算量小、运算速度快、所需内存少的优点。     

提高数控加工仿真速度和效果的关键技术研究

提出了三角网格模型局部重绘的顶点搜索算法，以提高数控加工动态仿真的速度和效果．每仿真一条加工代码，先为所有被改变的三角片构造一个略宽的包围盒，然后通过对该包围盒内部的像素点，以及沿，方向从包围盒上下两条边出发对它外部的像素点进行搜索，获得完全或部分位于包围盒内的三角片所对应的顶点，并依此重绘这些三角片．在此基础上改进了本单位自主研制的机械CAD/CAM系列软件中加工仿真软件的功能，并通过对比测试，表明在仿真速度和效果两方面接近国外主流商业仿真软件．     

敦煌285窟多媒体集成虚拟展示

敦煌石窟是我国乃至世界佛教艺术的瑰宝，建于西魏的285窟以壁画保存完整，内容丰富而成为敦煌石窟的精品之一．使用虚拟展示技术可以极大地方便人们对敦煌壁画艺术的欣赏，但是对于285窟壁画上丰富的佛教故事无法充分的表达．提出了285窟多媒体集成虚拟展示，对285窟的三维模型进行多媒体嵌入支持扩展，通过在3DS文件中增加多媒体信息结点，将三维模型与多媒体数据库进行有机整合；对热点区域建立基于对象而非基于面片的热点定义，有效地避免了在使用LOD方法中热点随面片简缩而消失的问题；在实时交互中将多媒体播放嵌入到虚拟场景中，增强了多媒体和虚拟环境的融合程度．通过多媒体集成虚拟展示，丰富了285窟的表现形式，展现能力得到了增强，取得了较好的效果．文中对285窟的建模技术以及系统中采用的实时绘制技术和真实感绘制技术做了介绍．     

Using satellite remote sensing to monitor rocket launch induced pollution

With the expected increase in the number of rocket launches, it is becoming necessary to monitor the pollution associated with their exhaust plumes. In this article, we attempt to use satellite remote-sensing data sets to detect rocket plumes. Specifically, we check to determine whether a plume that is seen in satellite true colour imagery is captured by the aerosol optical thickness spatial distribution. This leads to better assessment of rocket exhaust properties. Terra and Aqua Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) satellite data sets are used to observe the rocket plumes. We select case studies with various booster combinations (liquid propellant only or a combination of liquid and solid propellants). We also discuss the difficulties in identifying rocket plumes from remote-sensing data sets. However, our results from this work demonstrate a unique capability in monitoring human-made pollution and the extent the pollution can spread to surrounding areas.