城市地质中基于剖面的3维层状地质体动态建模

为解决城市地质中的基于剖面的浅层地质体建模过程中的地质剖面自动对比问题,实现3维地质体模型的动态重构与局部更新,将3维拓扑推理引入3维地质建模,通过剖面投影方法在3维空间曲面上实现拓扑关系的自动构建与推理,提升地质剖面对比维数,提高地质剖面自动对比自动化程度,实现城市地质中3维层状地质体动态建模。该方法已应用于南京城市地质3维建模中,结果表明该方法适应多种剖面数据,提高了地质空间3维建模效率。     

Freehand 3维超声重建算法综述

Freehand 3维超声是近年来超声图像3维重建技术领域的研究热点之一。在对3维超声按获取方式不同进行分类的基础上,阐述了Freehand 3维超声系统特点及其重建原理,对Freehand 3维超声重建算法进行了综述和比较分析,并指出了今后面临的主要挑战和未来发展方向。     

3维模型形状相似性比较算法综述

随着3维模型使用得日益广泛,对3维模型检索系统的研究,近年来日益受到了国内外广大研究人员的关注。3维模型形状相似性比较算法是3维模型检索系统的主要研究问题之一,很多学者对其进行了深入的研究并提出了很多算法。为了使人们对该领域现状有个概略了解,首先介绍了3维模型检索系统,同时回顾了近几年来3维模型检索技术的发展概况,并且从3维模型检索系统实用性的角度分析了3维模型形状相似性比较算法所应该具备的特点;然后对3维模型形状相似性比较算法进行了分类综述,同时分析了它们的特点,并对其中的一些算法进行了检索对比实验;最后归纳了3维模型形状相似性比较算法研究所面临的困难和挑战,指出了进一步研究此问题的发展空间,并对此问题进行了展望。     

基于GIS技术的城市3维景观动态仿真技术研究

虚拟城市是3维城市地理信息系统研究的前沿领域,为此首先对如何建立城市3维景观进行了初步的探讨研究,同时概述了城市3维仿真的发展概况和基本原理;然后分析了建立城市3维景观的两种方法路线;接着重点介绍了3维场景的建模、动态仿真和实时驱动的实现方法,并提出了城市3维景观动态仿真技术的作用、意义和发展前景;最后总结了城市3维仿真与GIS结合应用的可能性和发展方向,并制作出了城市3维景观动态仿真的应用实例。     

煤矿防治水害系统的三维空间数据模型研究

为了有效减少煤矿水害的发生,降低人员伤亡和财产损失,需要更加清晰准确地对煤矿井下各种相关地质体进行可视化建模,并在此基础上进行力学、数据挖掘等各类分析,研究了煤矿水害的主要成因,分析了常用的三维数据结构的特点和适用场合,指出在煤矿防治水害系统的构建中,针对水害的主要成因--含水层分布,断层分布、隔水层岩性组合,可以分剐使用针体模型、TEN、八又树等模型,使用混合数据结构实现对不同特点的地质体的可视化建模.     

园林植物竹子3维造型的Fractal方法

论述了用Fractal方法生成竹子等园林植物的理论基础、数据结构及3维造型的具体步骤。     

基于Kriging和Marching cube算法的地学3维形态模拟

地质构造的复杂性和勘查数据的不完备性,决定了对地质要素(地质体和场)的空间形态进行3维模拟是一个面临众多技术难题的艰巨任务。针对此问题,探讨了一种利用空间插值和等值面勾绘来建立地质要素的接近真实的3维可视化模型的方法。Kriging算法,由于其在揭示空间数据非均匀、各向异性分布规律方面具有良好表现,因而被用于对不完备地学数据进行空间插值,即先将分散的不规则分布的数据转换成规则分布的网格数据;再通过Marching cube算法实现由网格离散点构建光滑3维等值曲面;最后通过OpenGL接口实现等值曲面的计算机3维重绘。整个过程采用VC .net结合OpenGL编程完成。应用这种方法,可实现有限钻孔取样分析数据的矿体品位3维等值面模拟和电磁测深2维反演数据的电阻率3维等值面模拟,其模拟结果接近于传统勘探方法解释的结果,而且其效率高得多,也更加直观,证明此方法是有效的和实用的。     

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。     

基于相关型图像传感器3维人脸成像的3维AAMs人脸识别方法的研究

主动外观模型是基于统计分析建立物体2维模型的有效方法,它融合了目标的形状和纹理信息。在基于相关型图像传感器3维人脸成像的基础上,提出了一种建立3维人脸模型的方法,该方法利用由相关型图像传感器得到的深度信息和与之对应的亮度信息将2维AAMs扩展为3维AAMs,融合人脸的形状,纹理和深度信息来构建3维人脸模型。人脸识别实验结果表明,该方法在不同人脸姿态,表情和光照条件下识别效果要优于Eigenface和2维AAMs。     

计算成像前沿进展

计算成像是融合光学硬件、图像传感器和算法软件于一体的新一代成像技术,突破了传统成像技术信息获取深度(高动态范围、低照度)、广度(光谱、光场、3维)的瓶颈。本文以计算成像的新设计方法、新算法和应用场景为主线,通过综合国内外文献和相关报道来梳理该领域的主要进展。从端到端光学算法联合设计、高动态范围成像、光场成像、光谱成像、无透镜成像、低照度成像、3维成像和计算摄影等研究方向,重点论述计算成像领域的发展现状、前沿动态、热点问题和趋势。端到端光学算法联合设计包括了可微的衍射光学模型、折射光学模型以及基于可微光线追踪的复杂透镜的模型。高动态范围光学成像从原理到光学调制、多次曝光、多传感器融合以及算法等层面阐述不同方法的优点与缺点以及产业应用。光场成像阐述了基于光场的3维重建技术在超分辨、深度估计和3维尺寸测量等方面国内外的研究进展和产业应用,以及光场在粒子测速及3维火焰重构领域的研究进展。光谱成像阐述了当前多通道滤光片,基于深度学习和波长响应曲线求逆问题,以及衍射光栅、多路复用和超表面等优化实现高光谱的获取。无透镜成像包括平面光学元件的设计和优化,以及图像的高质量重建算法。低照度成像包括低照度情...     

3维GIS空间建模方法评述

3维(3D)空间建模方法是3DGIS研究的核心和难点之一,是建立3DGIS的基础。迄今为止,3D空间建模方法多种多样,建模对象不同,建模方法也随之不同。根据3D空间建模研究的对象,以地球表面为界分为地理空间建模和地学空间建模两大类,并通过现有3D空间建模方法的对比研究,提出了现有3D空间建模研究的关键问题。     

Mineral potential targeting and resource assessment based on 3D geological modeling in Luanchuan region, China

In this paper, we used 3D modeling and nonlinear methods (fractal, multifractal, and probabilistic neural networks (PNN)) for regional mineral potential mapping and quantitative assessment for porphyry and skarn-type Mo deposits and hydrothermal vein-type Pb-Zn-Ag deposits in the Luanchuan region, China. A 3D geological model was constructed from various geological maps, cross sections, boreholes, and gravity and magnetic data. Geological features associated with mineralization were extracted using the 3D geological model and metallogenic models of porphyry and skarn-type Mo and Pb-Zn-Ag deposits. The multifractal method, principal component analysis, and power spectrum-area method were used to separate regional variability from local variability in the geochemical data. A 2.5D forward modeling of gravity and magnetic data was carried out to define the geometry, depth, and physical properties of geological bodies at depth. 3D visualization of the results assisted in understanding the spatial relations between the deposits and the other geological bodies (e.g., igneous intrusions). The PNN method was applied to represent and integrate multiple anomalies for mineral potential modeling. The concentration-area fractal method was used to classify the PNN mineral potential model. Three levels (ground surface and two subsurface horizontal planes) of mineral potential models were evaluated for undiscovered Mo and Pb-Zn-Ag deposits. Validation of the results shows that 3D modeling was useful for not only accurately extracting geological features but also for predicting potential mineral targets and evaluating mineral resources. The mineral potential targets identified consist of eight Mo potential targets and 15 Pb-Zn-Ag potential targets. Based on grade-tonnage data from the known Mo and Pb-Zn-Ag deposits and the results of 3D modeling, estimated potential resources of each of these types of deposits are 10.8 and 153.1 Mt (Pb+Zn is 152.9 Mt and Ag is 0.92 Mt), respectively.     

基于3DGIS的矿井可视化研究

随着计算机在地质矿山的不断深入应用,当今地质、矿业界人士希望能够更直观、更精确地了解不同矿体和地质体分布的三维形态,这就使得3DGIS在矿山中有巨大的应用前景。文中提出基于3DGIS的矿井可视化系统构建方法,并详细说明了所采用的地层和巷道的三维建模方法。基于文中的建模方法开发了一个3DGIS系统的初步原型,并用实际钻孔数据和巷道数据验证了可行性,能够为采矿及各种地质现象描述提供有力的依据。     

三维人脸建模与应用

三维建模是计算机视觉和计算机图形学领域中一个基本的问题，人脸借助其特有的普遍性和易用性成为众多先进三维建模算法的实验平台。但是由于人脸的复杂性、易变性，建立逼真的三维人脸模型成为众多研究者挑战的课题。本文分析了三维人脸建模的研究内容和研究难点，总结了1990年以来出现的最新方法和进展，从三维数据的获取、标准三维人脸建模、特定三维人脸建模及应用等三维建模的几个主要环节进行了分类综述，重点介绍了一些主要算法的基本思路和最新进展，并对该领域的研究热点和方向作了较为详细的分析。     

地质断层三维可视化模型的构建方法与实现技术

全面而系统地研究了地质断层三维可视化构模的原理、方法及实施过程.针对地质断层三维构模的特点与要求,设计了一种基于边界表示、面向地质实体并兼顾拓扑关系的三维矢量数据模型,以有效地组织和描述包含断层的复杂地质体几何结构模型.提出了断层与地层的统一构模技术,给出了在其实现过程中所遇到的关键问题(如断层面的推演拟合、地层层面重构、断层与地层的交切处理与局部重构)的解决方案.基于断层的属性、断层数据所反映的断层面的特征和质量,应用3种方法来拟合断层面.在地层层面重构时,考虑到了断层面在地层面网格加密、插值时的约束和屏蔽作用,实现了具有多值面的逆断层网格生成技术.应用三角网切割算法TRICUT来实现断层与地层的交切处理.通过北京奥运公园场区基岩地质模型中的断层构模实例验证了这些技术方法的有效性.     

CAD 下三维建模研究

以辽宁工程技术大学校园为例首先应用Auto CAD 2007对校园内建筑物、场地、草坪及附属设施进行三维建模,通过操作和研究使Auto CAD 2007三维建模技术和方法更加成熟和灵活,之后研究AUTO CAD 2007三维模型的应用,将建好的三维模型分类添加好图层以后加载到Arc GIS 9.2软件中,在Arc GIS 9.2软件中实现三维数字校园。最后通过三维建模的操作和研究及在Arc GIS 9.2软件三维数字校园的实现把Auto CAD 2007三维建模与3DS MAX建模做详细对比找出Auto CAD 2007三维建模比其他3D软件更加适合应用于GIS的优势。     

基于深度学习的三维数据分析理解方法研究综述

基于深度学习的三维数据分析理解是数字几何领域的一个研究热点.不同于基于深度学习的图像分析理解,基于深度学习的三维数据分析理解需要解决的首要问题是数据表达的多样性.相较于规则的二维图像,三维数据有离散表达和连续表达的方法,目前基于深度学习的相关工作多基于三维数据的离散表示,不同的三维数据表达方法与不同的数字几何处理任务对深度学习网络的要求也不同.本文首先汇总了常用的三维数据集与特定任务的评价指标,并分析了三维模型特征描述符.然后从特定任务出发,就不同的三维数据表达方式,对现有的基于深度学习的三维数据分析理解网络进行综述,对各类方法进行对比分析,并从三维数据表达方法的角度进一步汇总现有工作.最后基于国内外研究现状,讨论了亟待解决的挑战性问题,展望了未来发展的趋势.     

地质结构三维建模及其可视化方法研究

在对前人的研究成果进行了比较分析的基础上提出了一种地质结构三维建模与可视化方法.该方法从多源数据融合角度出发,融合基础地理数据、钻孔数据、物探解译剖面数据,利用空间插值技术构建三维空间数据场,采用三维硬件纹理直接体绘制技术进行体视化,以真三维形式表达了研究区域地层结构的空间分布特征与内部属性信息.与前人研究相比,该方法反映地质结构更加准确,数据场建立速度更快.     

基于规则子块体数据的属性几何体建模

论文着重研究基于规则子块体数据的属性几何体建模方法。基于一种适合大数据量的标量体数据表示结构和一种基于种子填充的三雏空间区域划分算法,提出了一种新的属性几何体建模方法,该方法可应用于由复杂曲面生成复杂体结构,并要求对空间节点进行属性分析的领域,如石油地质建模等。     

草图交互式地质建模研究

提出一种简单、快捷的草图交互式地质建模方法,旨在帮助地质学家们在地质勘测初期直观、快速地创建无数据地质概念模型.迄今,现存专业地质建模工具依赖成本较高的真实数据创建精细复杂的三维地质模型,且通常具有建模用时长、不易于学习和使用等缺陷.因此,采用直观的“纸-笔”建模隐喻,提供了一套从草图绘制到三维模型创建,再到三维模型编辑的完整建模流程,允许用户在自由定义的绘图平面上绘制描述模型地质特征的三维草图,并对其构成的连通草图网络实时地进行三维模型重建.模型重建使用分治的思想,大致分为3个步骤完成：首先利用三维草图的几何信息,即拐点,根据其拓扑连接搜寻草图网络中近似平面的能量最小圈,然后通过调和函数计算草图网络中每个圈包围区域的目标平均曲率标量及其法线方向,随后以Laplacian方程优化生成曲面片,最后将曲面片拼接成完整的三维模型.褶皱、断层地质现象可以分别通过重绘和切割操作进行建模.此外,利用层级结构树存储地质模型间的层级关系,并通过变形传递的方式对与形变物体接触的地质模型进行形变,从而保持了地质结构中多物质体相互接触的特性.相比现有基于草图的交互式建模工具,该方法融合了地质学知识,且能够更有效地使用少量草图描述地质物体的特征.基于用户体验调查,该方法具有操作简单、建模直观的特点,能够同时满足专业和非专业人士快速创建地质概念模型的需求.