多波束海底地形等深线快速生成算法

为解决大数据量海底地形等深线快速生成问题,提出一种基于等深值索引序列的等深线快速生成算法.该算法通过建立深度属性和等深值索引属性的映射关系,将浮点型深度属性三角网转化为整型索引属性三角网,并在此基础上提出一种基于0/1异或的等深线走向快速判断方法进行等深线跟踪,实现等深线的快速生成.实测海底地形数据的测试结果表明,与常规算法相比,该算法具有更快的生成速度并且十分适合计算机编程实现,能够快速、准确地从大数据量数字海底地形中生成等深线.     

一种基于DX9的大规模地形渲染算法的研究

大规模地形渲染在飞行模拟、基于地形的计算机游戏、地理信息系统(GIS)、虚拟旅游等很多领域有着重要应用.大规模地形的实时渲染算法一般采用视见体裁剪和视点相关的连续细节层次等技术来减少实际需要绘制的地形数据.该文使用微软DirectX 9 API,通过地形分块和正负顶点距离算法实现快速裁剪,并提出一种通过插入顶点序列来实现裂缝消除的算法,然后通过使用四叉树实现连续细节层次地形简化.实验结果表明,该算法能在当前主流微机上达到较高帧速率和较好的绘制效果.     

基于小波分析的多分辨率地形模型生成算法研究

为了解决海量地形数据无法直接连续地实时绘制的问题,文章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(Digital Elevation Model,DEM)数据进行简化压缩,采用四叉树结构表示地形,利用金字塔结构存储地形,构建了视点相关多分辨率地形模型,并给出了基于该模型的地形实时绘制方法.实验表明,该算法结构简单,能高效地生成地形多分辨率模型,地形数据量大大减少,且地形逼真程度高,能够实现大规模地形实时绘制.     

基于GPU的平滑地形可视化算法

提出了一种基于GPU的平滑地形可视化算法,侧重于解决地形可视化方法面临的时间连续性和空间连续性问题。算法采用了规则地形块的批LOD可视化方法。基于平滑过渡的思想,考虑了地形块相邻层次间的过渡和相邻的不同地形块间的边界匹配关系,以地形块的区域划分为基础,为每个顶点实时分配相应的过渡权值,在地形块的绘制过程中同时完成了不同LOD层次以及不同地形块间的平滑过渡,实现了整个地形的平滑可视化。面向GPU的算法设计与实现保证了其执行效率。针对典型数据集,该算法能够以较高的帧率完成大规模地形的实时平滑漫游,避免可视化过程中的裂缝和突跳等不连续现象。     

基于四叉树的全球地形实时绘制方法

针对全球地形实时可视化的需求,提出一种基于四叉树的全球地形实时绘制算法。该算法采用球模型与相机锥面求交的方法,快速得到可见区域,并以可见区域的投影面积为评价准则进行节点细分,得到一个多分辨率地形可见节点集。最后通过对规整网格重采样来实现裂缝消除并大大减少数据冗余量。实验表明:在保证图形显示质量的前提下,该算法可以快速过滤数据,保持每一帧绘制地形数据量相对恒定,是实现全球地形实时显示的基础。     

基于分块的大规模地形实时渲染方法

将地形数据分块技术、层次细节模型（LOD） 技术、改进的ROAM 算法和数据预取技术等相结合,提出了一种超大规模地形数据实时渲染方法.通过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网格进行多分辨率排列,并建立三角形节点顺序与剖分点之间对应关系的快速检索,实现数据快速调度;视见体投影简化分块裁剪算法降低可见性判断的复杂度,提高了计算效率;改进的四队列ROAM实时构网算法,很好地利用了相邻帧的相关性,有效地提高了渲染速度;基于视点预测、部分数据常驻内存的多线程数据预取实现了场景规模基本不相关的连续LOD实时渲染.实验结果表明,该算法高效可行,适合于海量地形场景的快速渲染和交互漫游应用.     

三维场景中角色自动寻径算法研究

以大规模三维场景中角色自动寻径为研究背景,提出一种基于A*算法的高效自动寻路的方法。针对常见三维网络游戏地图,采用RSG结构模型对三维场景的地形数据进行组织,用于实现大规模场景的平原、高山等自然地形地貌的仿真。同时,在RSG结构的地形数据基础上,生成一种基于可编辑的更细致的导航网格数据,用于辅助实现高效的寻径。在A*算法的基础上,对A*算法的启发性进行了扩展,重点研究了在导航网格数据辅助下的全局寻路算法。将该文的算法应用于大规模三维场景的角色自动寻径中,实验结果表明,文中提出的三维场景中角色自动寻径算法,方法简单、导航网格数据编辑方便,适用范围广,具有很好的应用价值。     

基于分形的三维真实感地形生成

本文在分形理论的基础上，结合中点位移算法，提出了一种生成地形的有效算法——BinSplit二叉分割算法，既做到了对地形总体地形轮廓的控制，又充分的利用分形特性表现了地形表面的丰富细节，同时实现了随机生成地形和用户输入数据生成地形的结合。最后给出了算法的软件设计实例，实现了真实感绘制。软件实现及实验结果表明，算法生成速度快，只需存储地形参数，即大大减少了数据输入，又降低了系统资源的占用。     

无人机快速三维航迹规划算法

针对无人机三维航迹规划的实时性问题,提出了基于快速扩展随机树的三维航迹规划方法。该算法能够根据当前环境快速有效搜索规划空间,通过随机采样点将搜索导向空白区域,使三维航迹规划能够用于实时航迹规划。通过引入航迹距离约束,搜索树将沿着路径距离最短的近似最优航迹的方向进行扩展,克服了基本快速扩展随机树方法随机性强,只能快速获得可行航迹,无法获得较优航迹的缺点。在搜索过程中无人机的航迹约束条件和地形信息得到了充分利用,使算法生成的航迹能够自动回避地形和威胁,同时满足无人机的动力学约束。通过生成的虚拟数字地图对算法进行了仿真验证,仿真结果表明该方法能够快速有效地规划出满意的无人机三维航迹。     

海量三维城市景观互联网络发布技术

设计并实现一种海量三维城市景观的互联网络发布引擎.提出一种地形与地物相结合的多源数据集成模型,使地形块成为数据调度的最小单位,统一了地形与建筑物的网络发布;设计基于固定地形块数量的客户端数据调度算法和服务器端缓冲区设置算法,解决客户端和服务器端内存受限的问题;结合多分辨思想,采用ActiveX、OpenGL和多线程技术实现浏览器/服务器模式三维城市景观互联网络发布引擎.该技术对数字城市推广应用有重要价值.     

Fuzzy deduction methods of selecting the underwater terrain navigation matching area

To overcome the problems of not describing terrain matching characteristics totally with a single terrain feature parameter in underwater navigation terrain database, an evaluation method named Vague set is proposed to describe the terrain suitability comprehensively based on the fuzzy decision making (FDM) method. The membership functions and non-membership functions of the Vague set are used to define the influence of the terrain map characteristics parameters on matching suitability, and comprehensive evaluation values of matching areas are obtained by the weighted score function method. Simulation results demonstrate that the terrain map suitability is positively proportional to the comprehensive evaluation value, while the matching position error is negatively proportional to the comprehensive evaluation value of the matching area. The Vague set can choose the optimal matching areaeffectively, and solve the problem that the single topographic map featurecannot evaluate suitability comprehensively.     

基于联合Delaunay三角网的等高线地形特征提取研究

分析了基于等高线的地形特征自动提取过程，提出了一种“联合Delaunay三角网”来探测和分析等高线群的弯曲，同时提出了“三角形局域连接方法”来解决地形特征线连接的难点．结果表明：与传统Delaunay三角网方法相比，利用“联合Delaunay三角网”和“三角形局域连接方法”能自动提取更完整的具有树结构的地形特征线．     

基于GPU的大规模地形实时漫游系统的研究

为了解决地形绘制受制于CPU计算能力的问题,采用可编程图形处理器(graphic processing unit,GPU)来处理多分辨率地形的构造、小波逆变换、动态法线计算等绘制流程计算量比较大的负载,采用客户端数据缓存和数据预取策略,实现了多用户网络地形漫游时绘制质量的控制,实验证明该方案满足了大规模地形漫游的需求.     

Rapid Optimal Generation Algorithm for Terrain Following Trajectory Based on Optimal Control

Based on the optimal control theory, a 3-dimensionnal direct generation algorithm is proposed for antiground low altitude penetration tasks under complex terrain. By optimizing the terrain following(TF) objective function, terrain coordinate system, missile dynamic model and control vector, the TF issue is turning into the improved optimal control problem whose mathmatical model is simple and need not solve the second order terraind erivative. Simulation results prove that this method is reasonable and feasible. The TF precision is in the scope from 0.3 m to 3.0 m, and the planning time is less than 30 min. This method have the strongpionts such as rapidness, precision and has great application value.     

利用神经网络实现地形面的曲面构造

提出用神经网络方法解决地形面的曲面构造问题.在BP算法的基础上,吸取了模拟退火算法的优点,神经网络的学习按概率随机接受一个不成功训练值的方法,解决了BP算法容易陷入局部极小点的问题.通过对黄河下游河滩地形面的模拟,证明此方法可解决地形面的曲面构造问题.     

大规模地形场景流式渐进传输

着重考察了搅拌器类型以及搅拌转数对氧气动态传质过程的影响.采用计算流体力学(CFD) 对氧气动态传质过程进行了数值模拟,并结合实验以及粒子成像技术（PIV）对模拟结果进行了验证.结果表明,采用Fluent软件并结合用户自定义方程（UDF）能够很好地模拟实际搅拌器内的流场分布.采用氧气传质模型能够预测氧气在搅拌器内的动态传质过程.氧气浓度与溶解时间的对数关系式较好地描述了试验搅拌器内氧气的动态传质过程.在相同搅拌速度下,圆盘涡轮式搅拌器产生的湍流动能分布范围大于浆式搅拌器产生的湍流动能分布范围,而且湍流动能分布更加均匀,湍流强度更大.采用圆盘涡轮式搅拌器有利于增强氧气传质过程.圆盘涡轮式搅拌器比浆式搅拌器的溶解氧浓度高.当搅拌器类型相同时,随着转速的增加,溶解氧浓度增加.     

地形匹配可信度分析

在利用地形雷达进行地形匹配定位和对惯导系统进行校正的过程中，对匹配结果可信度的分析变得非常重要。文中提出了一种基于支持向量机的匹配可信度分析方法，它首先在不同地形条件下的一些随机位置生成匹配样本，这些样本由反映匹配点地形特征的地形熵，以及反映匹配状况的相似度和信噪比组成，然后使用这些样本对支持向量机进行分类训练，训练好的支持向量机就可以用于其它匹配结果的可信度分析。实验结果表明96％的误匹配点都能够被检测出来，而93％的正确匹配点都能够被保留下来，鉴于通常很高的匹配概率，这样的结果已经能够满足实际的需要。     

一种渐进格网模型的改进算法

多分辨率的动态简化是一种提高地形三维显示速度的重要方法．研究了适用于道路与地形集成模型的多分辨率动态简化方法，分析了渐进格网模型应用于地形集成模型的简化时所存在的一些问题，并根据集成模型的特点。提出了一种改进的算法，与其他方法不同的是：1）此模型采用一种“回”结构的分辨率划分方法，与模型的几何形状无关，较好地实现了道路与地形集成模型的动态简化；2）通过控制顶点树的深度，解决了模型简化后难以恢复的问题，同时避免了在模型简化过程中出现交叉、重叠和细长的三角形．结果表明：该算法能更好地适用于道路与地形集成模型的多分辨率动态简化，并具有较高的速度．