实时交互式三维模型纹理映射算法

针对三维动画制作中模型纹理绘制不够直观、效率低下等问题,提出一种实时交互式三维模型纹理映射算法,即通过交互式三维拾取准确找到三维模型与二维纹理图像对应点,直接在三维模型表面使用笔刷进行纹理图像的绘制。实验在Unity 3D引擎中进行,结果表明用户可以使用该算法进行纹理的交互式设计与合成,其笔刷定位精确,绘制过程帧率稳定,绘制得到的纹理图像质量较高。该方法对比传统制作流程中对三维模型展开UV,在二维图像处理软件中进行纹理绘制的方法更为直观、高效。     

三维模型特征笔画的风格化绘制

提出一个基于特征笔画的三维模型风格化绘制方法,能够在风格化绘制的同时,很好地描述三维模型的表面特征。首先定义了基于顶点径向曲率的分割标准函数和能量函数,采用能量最小化的Graph Cuts算法将三维模型表面的特征顶点和非特征顶点进行分割,连接特征顶点构成三维模型的特征笔画。在获取特征笔画后,采用纹理映射的方法生成风格化绘制效果。还提出两种纹理坐标的计算策略,可分别用于生成不同的风格化绘制结果。相比已有的方法,本方法能很好的表现模型的特征,且生成的笔画风格易于控制。     

基于视窗采样的大规模三维电磁环境可视化

目前三维电磁环境可视化大多针对局部地形区域,为了实现大规模场景三维电磁环境的可视化,提出了一种基于视窗采样的体数据组织方式。通过提取视窗所显示的数字地球经纬度范围,确定三维电磁环境的绘制区域,进行等间隔采样并使用Longley-Rice电波传播模型计算得到体数据。采用面绘制的方法对大规模场景三维电磁环境进行可视化。采取基于频域、时域的展示方法对三维电磁环境进行实时动态的展示。实验结果表明,能够较好地展示大规模场景三维电磁环境的整体特征和局部细节,体数据计算速度相比传统方法取得了一定提高。     

抗电子干扰体系探测资源管控双层预案设计

针对抗电子干扰体系探测资源管控预案设计问题,根据由多雷达组成的体系级预警装备探测资源管控与探测任务的特点,提出了体系探测资源管控双层预案设计算法.考虑时序和资源约束条件,建立了双层预案设计的模型,构建了基于卡尔曼滤波的设计指标体系,引入熵权和逼近于理想解的排序技术来解决效益函数计算的困难,最后通过实例验证了所提算法的有效性.实验结果表明,该算法比传统算法具有较高的寻优效率,为设计智能化的预案提供了一种方法.     

基于网格的矢量场纹理绘制算法

基于网格的快速点定位方法与彩色绘制方法，提出了矢量场纹理绘制算法，该算法减少了流线追踪时过多的重复计算，大幅提高了计算速度，使得实时产生的庞大数据得到了有效利用，更能满足工程中的各种需求.在三维可视化处理过程中的效果尤为明显，不仅能够显示矢量场的结构信息和变化趋势，更能通过彩色图形表示矢量场的大小.同时可以通过自我控制比例，更为灵活的突出所侧重的方面.涡轮盘剖面温度梯度场受热分析和三维连杆模型位移场受力分析实验验证了算法的实用性.     

跳频编码脉冲信号及其模糊图的绘制

跳频编码脉冲信号是一种新的脉冲压缩雷达信号形式，极具研究价值，模糊函数是对雷达信号进行分析研究和波形设计的有效工具，跳频编码脉冲雷达信号模糊函数的计算十分复杂，模糊图会制非常困难。本文通过运用模糊函数的卷积算法，应用Matlab语言简便快捷地计算并绘制了具有良好立体效果的三维模糊图，制作了Fd切面图、Td切面图和模糊度图，并给出了绘制方法。     

探地雷达与高密度电法在铀尾矿库地下结构可视化中的应用

针对早期退役铀尾矿库存在缺少规范的监测系统、表层治理覆土与地下尾矿埋藏情况不明的问题,采用高密度电法获取尾矿库中深部信息,绘制反演数据二维等值线图和三维等值面图,分析地下尾矿的空间分布情况和基岩位置;采用探地雷达方法探测浅地表的精细结构,根据雷达反射剖面图划分层位,分析治理覆土厚度变化规律。研究结果表明,高密度电法能够有效探测尾矿库地下结构,尾矿沉降和覆土挤压引起尾矿砂水平分层较差,存在覆土薄弱区域,并可能形成潜在的渗漏通道;探地雷达可以清晰分辨深度2 m内的治理覆土分层,发现治理覆土的厚度较稳定。两种方法的探测结果可以为铀尾矿库的安全稳定性评价提供依据及参数。     

C波段双偏振雷达退速度模糊的分析

南京信息工程大学C波段双偏振雷达(NUIST-CDP)和南京龙王山的S波段多普勒天气雷达(CINRAD-SA)相距较近,两部雷达能探测同时刻的风场结构。相对于S波段的多普勒天气雷达,C波段双偏振雷达波长较短,更易产生速度混淆区,发生速度模糊现象。针对一般的算法不易实现速度退模糊的问题,提出了人机交互的退速度模糊处理方法;该方法通过结合操作者的专业知识,可以准确地退除速度模糊现象,保留真实的速度信息。实例分析表明,采用人机交互的退速度模糊方法,可以将大范围的速度模糊现象准确地剔除。此外,由于S波段雷达与C波段双偏振雷达探测的风场是客观唯一的,因此对比CINRAD-SA探测的同时刻速度回波,可以辅助判断退模糊算法效果。分析结果证实,该算法适用于解决C波段双偏振雷达的速度模糊现象,对今后该雷达数据的质量控制和应用分析有着重要的意义。     

基于三维网格单元的等值面梯度抽取法

针对三维网格等值面抽取中存在的二义性问题,提出三维网格单元等值面梯度抽取法.本算法利用梯度在三维网格单元外表面计算等值点,勾勒等值面轮廓,而后以添加网格内等值点方式明确等值面在网格内部凹凸方向,提出映射后Delaunay三角面片提取法,在二维空间完成等值面抽取.为减少计算及绘制所需存储空间,采用调整步长及合并阈值的方法控制输出三角面片数量.实验结果证明,该算法可一次性抽取等值面准确轮廓,克服了Marching Cubes算法的二义性,生成面片可真实描述三维网格内部等值面走势,通过调整参数保证了等值面精度,降低了存储代价.     

基于AWR1642的汽车防撞雷达设计

防撞雷达在智能汽车的环境识别中具有不可替代的作用,介绍了一种基于AWR1642的汽车防撞雷达设计,通过对4通道接收机接收到的回波信号,在时域上使用FFT算法对障碍物进行距离探测,空域上使用DBF算法进行方位探测,从而得到障碍物的距离和方位信息.根据AWR1642传感器提供的技术参数提出了本系统的主要技术指标,并加以论证.仿真实验结果表明,该系统能满足测距、测角的精度要求.     

基于十字形扫描雷达的3D料面建模方法

为了解决现有径向雷达难以获得完整的高炉实际料面信息的问题,提出了基于离散雷达检测点二维插值的高炉料面重构方法,实现了料面信息的准确检测。首先根据生产要求建立了雷达检测点提取原则,获得了雷达十字形检测点,并将获取的检测点进行特征料线拟合得到4条不同料线方程。然后利用区域平均计算方法和料线方程式获取插值数据点。最后采用二维插值法进行料面重构。实验部分,通过现场提取的某高炉实测数据利用本文计算方法进行了数值仿真。结果表明,该方法能够实现离散数据点在高炉特殊环境下的可视化料面建模,并且提高了十字形雷达数据点2D料线的重构精度。     

地下管线雷达探测图像处理及解释系统

针对非开挖施工的特点及需要,开发了地下管线雷达探测图像处理解释软件系统;通过对若干关键问题的研究,实现了不同类型雷达数据的共享数据处理、基于人工神经网络技术的探地雷达剖面的智能解释、解释成果的三维可视化等功能,并可根据解释获得地下管线分布数据,系统自动设计非开挖钻进轨迹;现场验证及试用结果表明,该软件系统对地下管线的判别具有较高的可信度,可为非开挖施工提供准确的资料及指导非开挖施工.     

纹理映射体绘制的Java 3D实现

目的设计实现一个虚拟心脏系统原型,重点讨论其中的基于纹理映射的体绘制方法,给出用Java 3D软件方法实现纹理映射体绘制。方法获取CT心脏断层数据,对其进行预处理,在此基础上进行图像的滤波、分割、配准及裁剪,最后实现基于纹理映射体绘制的三维重构。结果用Java Java 3D实现了虚拟心脏系统原型中基于纹理映射的体绘制。结论采用软件方法(Java3D)实现了纹理映射硬件的功能,由于不需要三维纹理映射硬件的支持,降低了硬件成本。     

基于Android系统的船用雷达仿真系统研究

现有的船用雷达模拟器大多是基于桌面系统研发。随着移动互联网的迅速发展,基于移动终端的船用雷达仿真系统具有潜在的应用价值。参照JRC-JMA-9100型号雷达,基于Android移动平台设计并实现了一个船用雷达仿真系统APP。采用一种改进的道格拉斯 普克算法对岸线数据抽稀,使用圆周扫描算法对物标进行扫描求交,提高了雷达模拟器岸线回波的绘制效率。采用瑞利分布、正态分布数学模型,利用模型叠加的方式,实现了海杂波、雨雪杂波的仿真。采用分层显示的方式实现了电子方位线、活动距标圈、平行索引线、自动捕获区、偏心显示等雷达刻度系统功能。仿真结果表明,系统在移动终端上运行稳定,仿真效果良好。     

基于Cesium 的地下三维管网3D Tiles 模型构建与可视化

Cesium作为目前日益流行的开源三维地图引擎,在各领域都有着广泛的应用前景.但目前原生Cesium不具备渲染地下管网模型可视化的条件.基于Cesium提出了一种利用shapefile二维地下管网数据自动构建三维地下管网3D Tiles模型的建模方法并完成了模型的可视化展示.具体步骤是首先将二维shapefile数据分级处理构建四叉树结构关系,通过迭代遍历各级的单块二维数据,将点、线要素分别进行逐瓦片的模型变换矩阵计算和模型构建,将点要素封装为i3dm模型,线要素封装为b3dm模型,得到3D Tiles地下管网模型;然后基于Cesium二次开发实现数据模型对接、地表透明化、裙摆关闭、摄像机地下视角等功能,完成模型的可视化展示.本方法使用辽宁省盖州市北海新区管网shapefile实例数据进行测试.结果 表明,二维地下管网shapefile数据能够快速生成3D Tiles模型,实现良好的地下三维模型可视化展示,为后续Cesium地下空间相关研究工作提供技术支持和方法参考,有助于完善B/S架构的地下空间三维可视化管理系统,支持数字孪生城市建设.     

视景仿真系统中三维地形的实时生成方法

三维地形是虚拟自然环境中不可缺少的因素,也是虚拟仿真领域中视景系统的重要组成部分.三维地形的巨大数据量一直是视景仿真研究中的难点与热点.本文提出用函数曲面来保存地形顶点数据,在渲染开始前预先载入和计算生成地形数据,而在渲染阶段则利用视点相关LOD(Level of Detail)模型来简化渲染数据,实现大规模地形网格的绘制.实验结果表明,该方法能有效减少实时绘制时的计算量,提高绘制速度,较好地保证了大规模三维地形的实时生成效果.     

基于小波变换的医学图像融合及基于体数据遍历算法的三维重建

在临床的实际应用中，基于小波变换的单模态的医学图像中的计算机断层造影术(CT)和核磁共振图像(MRI)之间的数据融合提供了更丰富的信息．融合图像的3D(threc dimensional)重建采用表面绘制方式，所用的一种体数据遍历算法，既提高计算效果，又能进行真实感曲面的显示，并可实现对感兴趣区域(Region of interest．ROI)的分割提取、三维重建和显示，提高医学诊断的准确性和可靠性．     

基于医学图像的三维交互测量技术研究

三维测量技术在机器视觉、自动加工、工业检测以及生物医学等众多领域都具有重要意义和广阔的应用前景。但利用传统的测量方法,许多三维测量工作只能在基于面绘制的基础上进行表面点的测量,无法测量其内部结构组织。对此,提出了一种在体绘制基础上可对任意部位进行测量的方法;并以可视化类库VTK为基础,在Windows平台上,以VisualC++为开发工具,研究实现了一个三维医学模型测量系统。主要讨论了三维观察的具体过程和三维交互拾取技术,系统对诊断具有参考价值,为虚拟手术及远程医疗打下了良好的基础。     

海浪波谱仪微波散射模型

【目的】建立与观测数据相符的海浪波谱仪(SWIM)散射模型。【方法】利用Kirchhoff近似以及准镜面散射理论,建立从海浪方向谱映射到海浪波谱仪后向散射截面(σ°)的散射模型,并利用热带降雨测量卫星(TRMM)所搭载的降雨雷达(PR)提供的低入射角下的后向散射截面数据,对模型进行检验。【结果】准镜面散射模型结合高阶Gram-Charlier级数型海表斜率概率密度函数,模拟的雷达后向散射截面与入射角的关系在降雨雷达的0~18°入射角范围内与实测数据一致。【结论】海浪波谱仪的信号散射可利用准镜面散射模型结合高阶Gram-Charlier级数型海表斜率概率密度函数来描述。     

体绘制技术及其在矿床三维可视化中的应用

体绘制技术是与传统的面绘制技术完全不同的一种可视化方法。论述了体绘制技术的原理、算法和过程,并结合地矿工程特点,设计了一个基于改进的光线投射法的地矿三维可视化仿真系统,利用某一矿山实际地测数据对系统进行了验证。结果表明,所研究的系统能够很好地反映地矿三维空间实际情况,展示了算法的正确性与仿真系统的应用前景,使体绘制技术向实际应用迈进了重要的一步。