从外存中计算地形可视域的高效算法

可视性分析广泛应用于GIS的各个方面,视线和视域是其最基本的两个因子。视域的计算方法有很多种,在计算时因为采用的算法和实现算法所运用的编程方法不同,导致效率和精度有很大差异。为了解决由内存受限而无法存储和处理海量区域地理信息数据的问题,提出一种在外部存储器上计算地形视域的高效算法,对该算法进行了分析,并进行了实验验证,表明该算法明显优于现有的其他算法。     

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.     

地形分辨率对视线计算影响的仿真分析

视线(Line of SiSht,LOS)计算在GIS、旅游,电信等很多领域里有着广泛的应用.在描述LOS计算方法的基础上提出了表征分辨率对LOS计算影响的因子los_eff,模拟了五种典型地貌特征的地形在降低分辨率时los_eff的变化情况.实验表明降低分辨率可以使LOS计算时间近似指数下降,而在计算准确性方面,地貌特征简单的平原地形在降低分辨率后误差大于地貌特征复杂的山地地形,片且误差会随观察点高度增加而快速增加.因此可以根据不同的计算精度需要选择不同分辨率的DEM数据来进行视线计算,从而达到平衡计算时间和准确度的目的.     

基于DEM数据库的可视域算法

可视性分析在军事和工程领域有着广泛的应用,可视域计算是可视性分析的重要因子.首先讨论了可视域计算的常用算法,分析了各个常用算法的优劣.并针对大数据量的DEM数据库,在Xdraw算法的基础上提出了一种改进的Xdraw算法,大大减少了访问数据库的次数.然后在实验的基础上从正确性和效率两个方面对该算法进行了分析,并给出了继续研究的方向.     

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。     

基于光线追踪的可视性分析研究与模块开发

人眼是人类获取信息最主要的器官,进行人眼的可视性分析是人机工效分析的重要工作内容。当前主流的可视性分析工具主要集中在可视范围的定性标识,缺少高级的光学特性建模过程,不能逼真反映人眼在不同工况下的视觉情况。提出一种基于光线追踪的可视性分析方法,建立了一种全局光照模型,在此基础上设计并开发了一套渲染引擎,能逐像素地进行可视对象渲染;针对CATIA平台,开发了一个带有反射与阴影特性的可视性分析组件。该工作扩展了CATIA可视性分析的维度和深度,为其人机工程组件新增了一个功能强大的模块。     

PCVR实时图形生成的保守可视性策略

在图形生成过程中尽早地识别场景不可见部分 ,减少绘制工作量对PCVR实时图形生成意义重大。同时 ,可视性判断不能过于复杂 ,以避免抵销它的作用。本文提出将三维视锥取舍和二维屏幕裁剪相结合的可视性取舍 ,并采取保守取舍策略尽量简化可视性判断 ,真正达到提高帧频的目的。实时仿真测试结果表明了保守可视性策略的高效性。     

基于多Agent的全资产可视性系统

全资产可视性(TAV)系统是实时、准确地获取和处理物流的数字化信息，并对物流活动进行有效控制的一体化综合电子信息系统，实现物流管理全过程的可视性，降低物流成本，极大地提升物流的服务水平。TAV系统是复杂系统，多主体(multi-agent)具有自治性和独立性，能主动规划自己的行为，可以有效地解决系统复杂的集成问题。结合系统特点，构建了基于多主体(multi-agent)的TAV系统体系结构，并分析了需求模型。     

基于障碍物边界采样改进的Visibility-PRM算法

首先分析解决机器人运动规划问题的Visibility-PRM算法。然后针对其在复杂工作空间运动规划中表现出的roadmap连通子图数多、可视性判断效率低等局限性,提出基于障碍物边界采样改进的Visibility-PRM算法(Obs-Visi-PRM)。通过改进采样和连通的策略,减少了roadmap的连通子图数,降低了碰撞检测次数。最后通过实例分析,证明Obs-Visi-PRM算法的有效性。     

基于实时拓扑图的发射台站网络监控管理系统

只要存在网络就必然会进行网络拓扑的管理,就一个短波发射台而言,网络设备的种类和类型繁多,路由器、交换机、服务器和防火墙等等.如果某个网络设备出了问题,有可能会导致整个网络都不能正常访问,通过实现网络拓扑图与实时状态关联,不仅将这个网络拓扑图展现出来后,同时也将各网络节点的运行状态实时展现,从而达到网络运行监控的可视性和预判性对网络运行全面监控.在设备或应用发生问题时,主动进行规划、防御和告警.     

层次可见性与层次细节地表模型相结合的快速绘制

大规模地表模型的实时绘制是虚拟现实技术中重要的研究课题之一。为了加速地表模型的绘制，人们采用视点相关的动态多分辨率层次细节模型方法，但是算法效率依然有待提高。该文提出一种层次可见性与层次细节地表模型相结合的快速地形绘制方法。算法旨在利用地表模型所具有的horizon特性在预处理中为地表多分辨率块模型建立相应的层次“块”可见性结构，快速判定地形块相对于当前视点的可见性，以减少多分辨率模型中模型细节的处理和绘制三角形的数目。同时为消除地表模型层次变化所带来的可见性错误，算法提出一种层次结构可见性计算方法，以修正多分辨率模型所带来的可见性动态变化。实验结果表明算法有效地提高了绘制效率，是可行的。     

面向船舶航行训练的大范围地形建模

大规模地形场景的实时绘制在虚拟现实、地理信息系统、战场仿真等领域 有着广泛的应用。为满足船舶模拟训练系统中视景仿真的需求,对大规模地形场景的建模与 实时绘制技术进行了研究。首先对比了几类常用数据插值方法,采用数据融合的方式对DEM 数据进行了插值。通过结合模拟训练的实际,提出了一种基于可见性判断的地形剔除方法, 通过放射状搜索,判断当前点是否遮挡,进而对被遮挡点进行剔除处理,可以有效减少地形 建模中无关面片,提高绘制速率。利用Google Earth 获取地形纹理,使用Terri Vista 构建三维 地形,实现了地形的三维建模。试验表明提出的方法可实现大规模地形场景的高效逼真绘制。     

基于四叉树的分形地形实时动态生成算法

介绍一种结合分形算法与四叉树算法生成动态随机地形的新方法,并提出一种融合地形中点位移法及四叉树递归分割算法的实时优化算法,利用可见性剔除的简化策略和三角形扇的数据简化存储方式,解决地形绘制的裂缝、突跳问题,采用纹理混合贴图方式的渲染方法实现该层次细节模型的地形渲染。通过对该算法的实现和优化,在保证一定地形环境的视觉真实程度前提下,减少开销,从而达到提高实时渲染速度的目的。     

Parallel Processing for Terrain Analysis in GIS: Visibility as a Case Study

The application of parallel processing to computationally intensive GIS problems has been advocated and illustrated by many researchers over the last twenty years. Despite this, GIS users have been slow to capitalize on the potential which the technology offers. Whilst todays processors are adequate for the majority of GIS uses, some applications are too processor-intensive to be deemed viable for serial machines. This is particularly true of many digital terrain modelling applications, which has been the primary focus of parallel processing in GIS to date.This paper considers the problem of parallelizing line-of-sight (LOS) calculations in determining the visibility indices of entities such as elevation vertices in a digital terrain model (DTM). This is a requirement of site selection for a particular development, especially if visibility, or more specifically, visual intrusion is likely to be a key factor in gaining planning approval. To demonstrate the simplicity and applicability of parallelizing such GIS problems, this paper presents some parallel approaches in an efficient data organization, framework using a Transputer network. Speed-up performance can be increased by a factor of twelve using a simple network of twenty Transputers. As vast quantities of spatial data become available, particularly DTMs at larger scales and denser resolution, the demands for parallel processing will inevitably increase. It is hoped that the continued experiences of todays researchers at applying parallel processing to well-defined problems will benefit the GIS users of tomorrow.     

基于GeoMipMap的分形地形的动态生成算法研究

三维真实感地形的生成一直是计算机图形学领域中的焦点课题,介绍一种同时采用GeoMipMap算法与分形算法来生成动态的随机地形的新方法,提出同时结合地形中点替换法和GeoMipMap算法的实时优化算法,讨论地形生成过程中的裂缝、突跳问题和顶点数据的存储问题,利用可见性剔除的简化策略和纹理混合贴图方式的渲染方法,并给出了该层次细节模型在地形渲染中的实现方法.通过对此算法的实现和优化,在保证一定的地形渲染效果的前提下,减少开销达到了提高实时渲染速度的目的.     

考虑能见度影响的公路隧道照明动态优化与智能控制

为解决不同能见度影响下公路隧道实际路面亮度变化过大以及由此引起的行车安全与能源虚耗问题, 本文提出了一种能够改善公路隧道照明环境的动态优化与智能控制方法. 首先, 通过对不同时空条件下的公路隧道进行现场试验和数据分析, 得到了隧道内能见度的变化规律; 其次, 在公路隧道传统照明设计的基础上考虑能见度对照明环境的影响, 建立了基于隧道内能见度、交通量、车速、路面亮度和照明亮度的按需照明与动态优化模型;随后, 以不同地区公路隧道的实测数据为样本, 结合划分出的公路隧道典型照明场景和模糊径向基神经网络算法构建了公路隧道照明智能控制模型, 最后, 通过仿真实验验证了所构建模型的有效性, 其结果表明, 本文所提出的优化控制方法能够在保证隧道照明安全性的前提下兼顾节能性.     

能见度自动化计算方法

一种新的基于图像边缘处理的能见度自动计算方法被提出。它首先对大气科学中定义的能见度进行简化,接着对地面标记物边界区域提取边缘梯度、对比度、亮度等图像内在特征并针对这些特征利用简化的能见度定义进行计算,最后根据预定义的阈值定量地判定地面预设标志物的可见性从而实现计算能见度。一个能见度自动计算系统模型被建立,通过实验与实际观察结果的数据对比,验证了其算法的可行性和有效性,与已有算法相比其算法在计算的可靠性和有效性方面具有明显改善。     

基于分块和包围球误差函数的地形绘制方法

针对大规模地形数据庞大、绘制速度慢的问题,提出一种基于数据分块和包围球误差函数的地形绘制方法。该方法对数据进行分块组织,按行列顺序对数据块编号,实现对地形数据的部分读取。依据视点可见性判断,实时调入可见数据块,设计一种基于包围球的误差函数,通过三角形二叉树构建层次细节模型,实现大规模地形实时绘制。实验结果表明该方法可以取得较高的帧速率和较好的绘制效果。     

基于AlexNet算法的道路能见度估测方法

本文采用AlexNet神经网络算法构建一个高速公路能见度识别的框架，通过对道路摄像头图像的采集，对图像进行标注、对AlexNet算法进行训练，提取图像能见度特征，构建能见度等级识别模型，实时接入道路摄像头图像，实现能见度值的估测。通过对安徽省高速公路42个监控摄像机进行图像的采集，抽取标注有能见度值的15万余幅样本，进行能见度识别结果分析，结果显示平均识别率达到78.02%，其中有14个站点的识别率超过90%，21个站点的识别率在80%以上。基于AlexNet算法的道路能见度估测方法能够满足道路能见度实时性和识别准确率的要求，可以作为能见度仪未安装地区的能见度辅助监测方法，同时对于光照变化、远近距离等都具有良好的鲁棒性。