一种基于转移边折叠的TIN模型简化方法研究

边折叠算法是简化TIN模型的主要方法之一。依据边折叠算法的特点,深入分析边折叠算法的缺陷及其产生的问题,并总结出这些问题产生的原因,通过预折叠的方式找出并标记模型中的特殊边。当对特殊边折叠的时候,通过转移折叠目标的方式来简化模型,并利用三角形品质量化简化质量。实验证明,这种转移边折叠的方式不仅可以提高简化后模型的三角形品质,还可以减弱简化模型的纹理变形和避免模型法向量计算错误,缩小简化模型和原始模型的视觉差距。     

基于三角形折叠的连续多分辨率LOD算法

LOD技术是从软件方面提高大范围场景3维渲染速度的有效手段之一。文中在基于三角形折叠的LOD简化算法的基础上，针对在3维景观绘制中模型数据需实时简化的特点，提出了一种基于三角形折叠的连续LOD算法，即预先对模型的几何数据进行简化预处理，并记录每一步的简化操作，以便于在3维景观绘制时，根据要求实时显示不同分辨率的模型数据。最后通过实验数据验证了该算法的正确性和实用性。     

基于三角形折叠的连续多分辨率LOD算法

LOD技术是从软件方面提高大范围场景3维渲染速度的有效手段之一.文中在基于三角形折叠的LOD简化算法的基础上,针对在3维景观绘制中模型数据需实时简化的特点,提出了一种基于三角形折叠的连续LOD算法,即预先对模型的几何数据进行简化预处理,并记录每一步的简化操作,以便于在3维景观绘制时,根据要求实时显示不同分辨率的模型数据.最后通过实验数据验证了该算法的正确性和实用性.     

结构信息约束的三角网格模型简化方法

针对经典的二次误差度量边塌陷网简化算法存在的模型边缘缺损、三角面形状和拓扑异常等问题,该文在此基础上改进算法,提出一种基于结构信息约束的网简化方法.算法考虑三角面的形状和法向在边塌陷前后的变化,将这些结构变化信息量化与二次误差度量组成复合塌陷代价值;同时给出一种三角面间压覆检测方法,将检测结果作为边塌陷决定条件之一,以此来保护三角面的形状和三角网的流形拓扑结构;此外,通过重新定义边界点的二次误差矩阵,自适应地提升边界点所在边的塌陷阈值,从而实现在简化过程中对模型边缘的保护.实验结果表明,该文方法得到的简化三角网边缘完整,算法鲁棒地维护最佳三角面形状和流形拓扑结构,有效地改善了重建三维模型的效果.     

保持视觉特征的LoD模型简化算法研究

在考虑不严重影响画面视觉效果的前期下,提出了保持视觉特征的LoD模型简化算法,该方法能较好地解决复杂地形场景模型引起的绘制视觉失真问题。在保持视觉特征的前提下,引入顶点的曲度特征因子,通过限制狭长三角形的生成和标记色差明显的三角形,很好地保证了模型的几何和纹理特征。通过计算折叠代价的方法减少模型误差累积,有效地解决了影响视觉效果的问题。实验结果表明,在保证视觉特征的前提下,利用半边折叠算法简化模型,实现三维场景的地形绘制。     

地形TIN模型的实时连续LOD算法设计与实现

为了实现基于不规则三角网(TIN)地形模型的动态细节简化模型,文中介绍了一种有效的方法,即在一种新的三角网数据结构基础上,通过重复执行模型中边的“折叠”(即顶点“合并”)操作,预先计算模型中每个顶点“重要性”值,根据“重要性”对模型的三角形和顶点列表进行重新排序并将结果存储在数据结构中。在显示过程中,根据对地形的精度要求和事先存储的结果自适应地快速获取所要显示的顶点和三角形,实现TIN模型的买时动态构网显示。基于该算法,在两个不同细节的TIN模型进行过渡时可以进行快速线性插值,实现了不同细节模型间的连续过渡。     

融合边折叠与平面约束的建筑物模型简化方法

针对倾斜摄影测量重建的三维建筑物模型存在三角形面元数据量大的问题，该文探索了一种基于平面结构保持的建筑物模型简化方法。使用双边滤波处理模型的三维网格，从而抑制平滑区域的网格起伏和保留过渡区域的边缘特征。在此基础上，利用区域增长法提取有效的平面结构分布。将边折叠算法和平面结构约束融合，设计边折叠运算的代价函数，以迭代的方式删除多余边，直至满足模型精简的条件。通过实测数据处理并与现有先进算法进行比较分析，结果表明，该文方法可以压缩99.5%的数据量并保持良好的建筑物结构形态，在建筑物简化建模方面具备有效性。     

融合纹理信息的实景三维模型简化算法

针对二次误差测度(QEM)网格简化算法难以保留局部细节特征的缺点,该文提出了一种融合纹理信息的网格简化算法.该算法通过高斯滤波和拉普拉斯运算对纹理贴图预处理来获取像素点的纹理高低值,并以此改变边折叠代价来优化简化效果,从而有效保留三维网格模型的细节特征,助于多层次细节特征等后续操作.该文依据倾斜摄影获取影像构网生成的三维网格数据为试验数据,采用该文算法进行试验,并与传统QEM算法比较.结果表明,该文算法简化效率及简化精度均高于QEM算法.     

3维地形的金字塔上下采样局部实时简化算法

在大型三维地理信息系统中,往往需要在预加载整体地形数据的基础上,对局部地形数据重新构建三角网,用于物理模拟等应用。针对这一问题,本文提出了一种三维地形的金字塔“上下采样”局部实时简化算法,实现对局部三角网地形实时高效的简化。该算法基于图像金字塔思想,通过对原始地形的三角格网执行“下采样”和“上采样”,结合“预测残差”对“下采样”的地形做局部简化,简化后的三角网十分逼近原始的高精度三角网。本文将该算法用于GeoBeans 3D平台的汽车驾驶模拟系统中。该算法生成的地形简化且稳定,随着汽车活动范围的变化,按需销毁及重构更新地形。实验证明,当预测残差阈值取0.1时,三角形个数能简化到原始数量的2/3;阈值取0.2时,三角形个数可以简化到原始个数的1/4左右。由此可见,在视觉精度允许的范围之内,该算法对地形的简化效果较好,且耗时少,满足了三维系统及车辆驾驶模拟的实时性。     

一种大规模倾斜摄影模型三维可视化方案

提出了一种基于四叉树结构的大规模倾斜摄影模型三维可视化方案：首先采用二次误差测度（QEM）的半边折叠算法对三角网格模型进行分层几何简化;然后对分层简化的模型进行纹理映射和分块,分块结果采用Morton编码命名;最后将场景按金字塔结构进行LOD（多细节层次结构）组织。选取某一试验区域的真实倾斜模型数据进行了试验,结果表明,该方案能依据模型在计算机屏幕上所占的像素大小,动态加载倾斜模型数据,完成大规模场景的实时可视化。     

城市场景结构感知的网格模型简化算法

针对二次误差测度(QEM)网格简化算法全局几何特征信息损失严重的缺点,提出一种具有结构感知功能面向城市三维模型重建的网格简化算法。该算法顾及城市影像中平面结构特征,以代理平面为全局特征约束条件,使模型在简化过程中全局结构特征更多地被保持,以利于多层次细节模型(LOD技术)、网格优化提速等模型后续操作。以倾斜摄影获取影像生成的初始三角网格模型为试验数据,采用所给算法对其进行网格简化并与QEM算法进行对比。结果表明:所给算法简化精度及简化效率均优于QEM算法。     

基于DirectX的多分辨率动态DEM构网算法研究

提出了一种基于DirectX和LOD的DEM动态构网算法。该算法使用四叉数和LOD层次模型技术来解决地形数据的动态简化和动态构网,有效地简化了复杂的地形数据,在满足真实的前提下,尽可能多地删除冗余三角形。生成的三维地形的渲染速度达到了20到30帧,基本上满足了实时显示的要求。     

三角网求交的共形几何代数算法

针对传统三角网求交计算方法逻辑结构复杂,维度上不统一等不足,本文基于几何代数理论,从对象表达、关系运算相统一的角度,构建了基于meet算子的自适应三角网求交算法。利用共形几何代数中与Grassmann分级结构一致的对象外积表达,建立了三角网的几何代数表达;基于meet算子构建空间三角网求交算法,探讨了该算法对几何对象及维度的自适应性;最后基于南极冰盖模拟数据对上述算法进行案例验证。结果显示,本文算法可以很好的支撑三角网的求交运算,在简化了算法结构的同时提升了算法的多维适用性,可为基于几何代数的多维融合空间分析算法构建提供借鉴。     

Delaunay三角网中点目标快速定位算法研究

为了提高内插法的构网速度及方便数字地面模型的后续应用,本文对三角形定位算法进行了研究,对基于点-线关系的方向定位算法和基于线-线关系的方向定位算法进行了改进,算法极大地减少了定位目标三角形的时间,由于定位三角形的速度是影响内插构网速度的一个关键因素,从而提高了构网速度。同时对两种算法进行了分析比较,得出最速方向定位算法更健壮,其定位路径唯一,效率更高。     

椭球面三角形外心的地图代数解法

椭球面三角形外心到3个相邻顶点的大地线距离都相等。面向椭球面空间的外心大地坐标的求解对于椭球面Voronoi图的生成和椭球面Delaunay三角网的构造具有重要作用。利用基于地图代数理论的矢栅结合方法,首先基于地图代数测地变换建立高精度椭球面空间距离场,再通过边界跟踪配对确定外心所在的栅格范围,最后通过数值计算内插生成初始等距点并不断逼近外心的精确大地坐标。试验结果表明,采用本文方法求解的椭球面三角形外心大地坐标,在103~104 km跨度内其定位误差小于0.001m,且算法非常适用于海量空间数据的高精度快速计算。     

实时高精度地图匹配技术的研究与实现

本文在分析误差来源和城市道路现状的基础上,借助线性回归方程,提出了误差三角形的模型,采用整体平移匹配方法削弱了系统误差;对大量GPS点的坐标和航向进行了分析,提出了双向车道与GPS航向角间的关系模型,优化了匹配算法,削弱了GPS的随机误差,提高了地图匹配的速度和精度。     

基于边界结点的GPS控制网边界异步环自动搜索算法

针对某些GPS数据处理软件搜索异步环不全的问题,本文提出了一种简单有效的基于边界结点的GPS控制网异步环自动搜索的算法。这种算法借鉴了Delaunay三角网的思想,通过建立Delaunay三角网,找出三角网上所有具有3条或3条以上边界边的边界结点,并依次搜索有边界结点的边界异步环和无边界结点的边界异步环,针对边界异步环,根据不同的观测时段数给出所有的基线组合,最后计算边界异步环的闭合差;并且根据此算法编写了软件,最后利用某县GPS平面控制网验证了该方法的可行性。     

近景摄影测量可视化摄影与处理管理

近景摄影中的场景较为复杂,通常不能采用常规航空摄影测量中的摄影方式,而是以单摄站旋转拍摄、多光束交会的方式进行。这种方式增加了摄影测量后续处理的难度,尤其是模型选取以及空三处理。介绍了一种简单实用的方法,通过机助的可视化界面建立摄影方案图,实现检索功能,简化数字近景摄影测量后续处理。     

基于二叉树思想的任意多边形三角剖分递归算法

提出了一种基于二叉树思想的任意多边形三角剖分递归算法。该算法采用二叉树思想，确定剖分三角形的二叉树状结构，并采用递归算法实现。这算法可适用于任意形状的凹或凸多边形，也适用于包含岛屿的多边形。此外，在考虑边界点高程的基础上，可充分顾及地形特征。该算法完全适用于长距离河流流域的三维面状表达。