基于小波变换的地形绘制关键技术研究*

摘要：针对DEM数据的特点,研究适合地形绘制的小波基函数的选择;针对地形绘制中不同分辨率地形平滑过渡的视觉要求,研究基于视点距离和地形复杂度的小波系数阈值筛选和小波渐近重构方法。分析了由于分块小波变换而带来的几种边界问题,并提出了相应的解决方法。最后提出了基于硬件加速的小波变换算法,以提高实时绘制的效率。     

基于小波的网络多分辨率体绘制

为了能在网络环境下，快速地进行三维绘制，提出了一种网络环境下的基于小波的体数据多分辨率体绘制方法，该方法采取基于客户端的三维重建方案，首先利用三维小波的多分辨率分析方法，将体数据分解为不同分辨率下的离散逼近信号与高频细节信号；然后按先离散逼近信号，后高频细节信号的次序将数据传输到客户端；最后在客户端实现由粗及精的、渐进式的三维绘制。在这个过程中，一种3D的Mallat滤波器组被用来加速体数据的3D小波分解与重构，一种离散的简略化小波域体绘制方程被用来满足体绘制的实时性。实验结果表明，由于该方法仅需要12．5％或更低的数据量，即可以绘制出品质良好的图像或图像的概貌，所以非常适宜于需要频繁选择、交互的三维图像网络系统。     

PACS下基于小波多分辨率的体绘制技术

结合小波变换和Mallat算法,提出了一种渐进式体绘制方法。在服务器端利用小波多分辨率将体数据分解为不同分辨率的离散逼近信号和细节信号;客户端重构时,先传输离散逼近信号再传输细节信号逐步细化图像。实验表明该方法只需12.5%或更少的体数据就能绘制出品质较好的图像,适用于数据量大、交互频繁的PACS系统。     

大规模多分辨率地形实时绘制算法研究

为解决海量地形数据无法实现直接、连续地实时绘制的问题,根据小波分析的特点,提出了基于小波分析的多分辨率地形模型生成算法.该算法利用小波分析对数字高程模型(DEM,digital elevation model)数据进行简化压缩,采用四叉树结构来表示地形,构建视点相关多分辨率地形模型.实验结果表明,该算法使需要的地形数据量大为减少,能高效地生成地形的多分辨率模型,并且地形的逼真程度高.因此,该算法结构简单、便于实现大规模地形实时绘制.     

基于小波的快速纹理合成算法

提出一种快速的采用小波变换的纹理合成方法,在搜索最佳匹配块时,使用多尺度小波变换后的小波系数的差异作为误差度量,并在比较匹配误差时增加高频系数的权重,突出了纹理结构的匹配。同时,使用了多分辨率图像金字塔,加速匹配块的搜索,从而在很大程度上减少了合成时间。     

基于小波变换理论的信号分析的研究探讨

本文对比了传统的信号分析方法,讨论了连续小波变换理论,并运用实例分析来对小波应用进行说明。     

基于小波变换的数字水印技术

为了使水印具有更强的鲁棒性和更好的不可见性,本文提出一种基于小波变换的盲检测数字水印算法。基于多分辨率分解技术,首先利用Arnold置乱对水印进行加密,增强水印系统的安全性,然后结合人类视觉系统在小波高一级变换中选取嵌入位置,并通过对系数的改变实现水印的嵌入。实验结果表明,该算法有较好的不可见性,对一些常见的图像攻击操作也有较强的鲁棒性。     

三维复杂模型的实时连续多分辨率绘制

本文给出了一种能实时产生由三角网格表示的三维复杂模型的连续多分辨率近似模型并加以绘制的新算法。该算法分为预处理和实时显示两个阶段，在预处理中，对模型上的每个观点按照它们的重要程度进行排序，同时也规定了每个顶点在实时简化过程中的合并操作，实质上也就是确定了模型中的三角形的删除顺序，这使得在实时显示中可以立即得到近似模型。该算法具有两个优点：首先，它建立了视点参数与被选择的分辨率的直接关系；其次，它提     

基于小波变换的流域分割算法*

流域算法是一种形态学的图像分割算法,但由于其对噪声十分敏感,分割结果往往存在过度分割的现象。该算法充分利用小波的多分辨率特性,有效地解决了流域算法的过度分割问题,并大大提高了分割的计算速度和噪声抑制能力。     

基于投影网格的全球多分辨率地形绘制

提出一种基于投影网格的全球多分辨率地形绘制算法。利用投影网格剖分球面,快速完成视域内球面的非均匀网格化。对地形数据分层组织、分块存储,通过可视区域计算,实现高效率的地形数据装载和更新。由于每帧网格数量保持基本不变,确保了稳定的帧率。实验结果表明该算法在全球三维地形实时绘制上能取得较好的视觉效果,计算量小、具有较高的效率。     

超量外存地表模型的实时绘制技术

提出一种分块策略对规则网格进行区域分割,采用空间填充曲线对分块内网格点进行多分辨率排列,并基于分块多分辨率对地形网格实时调度和页面预取．文中算法利用块模型进行分块视域剔除和分块LOD场景渲染．在多线程分块多分辨率调度和渲染策略下,大大减少了模型的I／O负载,可以在有限环境下满足实时场景绘制要求．     

用约束四叉树实现地形的实时多分辨率绘制

在地形可视化领域，实时绘制复杂地形场景的最有效工具是LOD技术，在研究和实验的基础上，提出了一种基于地形四叉树实时构建地形多分辨率模型的优化算法，该算法引入视相关的概念，给出一种与视点相依赖的对地形结点误差进行评价的方法，改进了LOD模型“裂缝”效应消除方法。实验结果表明，该算法能实时动态地生成地形的连续多分辨率模型，实现地形场景的平滑绘制。     

国产卫星遥感数据的地形渲染技术

在使用国产卫星遥感数据的基础上,利用DEM数据提取地形特征,根据数据获取时的光照条件,建立地形光照模型,总结出一套快速易行的地形渲染技术,能够实现可视化、立体感强的三维地形表达,提供更为直观准确的地形认知。     

大规模地形漫游中的实时地形渲染技术

地形漫游已经被广泛应用于游戏、虚拟现实（VR）、飞行仿真和地理信息系统（GIS）等环境中。在传统的仿真中,地形采用艺术家手工建模,但是手工建模价格昂贵,而且不能产生连续的细节层次（Level of Detail,LOD）。大规模的地形渲染算法需要采用细节层次来减少实际需要绘制的地形数据。从产生地形角度入手,分析了几种经典的实时地形渲染技术,并对部分技术进行比较。最后提出对某些方法进行改进,以达到更好的效果,并通过PC机上的实验加以验证。     

基于小波的三维图像频域显示方法研究

提出了一种基于小波的频域体绘制算法(FWVR)进行三维图像重构。算法首先完成三维体数据的傅里叶变换和切平面提取,然后在频域中完成小波的多分辨率分解,并在不同分辨级上进行小波系数重建,最后做傅里叶逆变换,以得到观察平面上希望得到的体绘制图像。算法是基于CT成像和小波变换的原理,时间复杂度由视平面上的二维傅里叶逆变换决定,即O(N2logN)。应用此方法对128的医学体数据进行实验,结果证明该方法有效,采用伪彩色后的绘制效果3与光线投射法绘制效果基本相同,而速度大大提高。     

多进制小波和二叉树实现大规模地形的实时漫游

针对大规模地形的实时绘制是三维可视化领域中研究的热点和难点,提出一种视相关的、基于M(M≥2)进制小波压缩和二叉树分块的优化算法,来构建地形多分辨率模型．该算法给出了一种依赖于地形的起伏状况、视点位置和视距的数据压缩和网格剖分的方法,并且解决了不同尺度结点间的“裂缝”问题．实验表明,该算法具有消耗内存少、建模速度快、保真性好等优点,可以在PC机上实现大规模地形的实时交互式漫游．     

基于小波变换的化工过程数据实时压缩技术研究

以国际化工界著名的TE过程大型仿真模型为背景,分析了化工数据压缩技术的特点和要求,提出了一种基于haar小波变换的实时过程数据压缩算法,以及相应的工程评价指标。实验验证了该算法能够对过程数据进行有效压缩,同时可以较好地保留信号时-频域的显著特征,并对信号含有的白噪声具有很好的消噪抑制效果。     

基于图象空间判据的地表模型加速绘制技术

在利用图形绘制实现虚拟现实的研究工作中，为了加速图形生成以保证实时的图形绘制，物体层次细节模型LoD(level of detail)的选择是其最主要的解决办法.其主要原理是根据物体对于观察者的重要性选择该物体绘制的细节.地表模型作为多边形网格模型的一种特殊几何模型，在各种虚拟现实系统中有着重要而广泛的应用.该文通过对地表模型实时生成特殊性要求的分析，提出具有焦点加权因子的基于图象空间误差的、适用于地表模型特殊性的、有效的加速简化方法.以焦点和显示面积的有效结合作为物体重要性评价尺度，有效地简化了地表模型的绘制.同时，算法结合均匀网格模型的多分辨率细节层次模型，以“块”作为地表模型大面积简化的空间单位，加速地表模型的简化操作，以实现较为复杂的地表模型的实时绘制.