体素模型的战场环境建模研究

针对基于面模型的战场环境建模难以展现战场环境要素的内部属性和规律等的不足,该文提出了利用体素模型实现战场环境建模的基本方法。该方法能够记录战场环境各要素的不同属性,反映其内部属性和规律,准确地模拟战场地理环境的变换过程,可实现战场环境各要素的统一建模。文章利用体素模型实现了对战场环境的认知与抽象,对战场环境体素数据模型进行了分类。最后以战场地形环境要素为例,利用战场环境基本体元实现了对战场地形环境的体素建模。     

可视化人体的整体坐标系统

可视人数据集是人体解剖结构的基础信息数据集.为了确定人体结构在三维空间中的准确定位以及在不同个体之间便于比较,文中提出和建立了可视化人体的整体坐标系统.以通过耻骨联合上缘中点的水平横切面为标准原点平面,将人体分为上、下部:上部包括头,颈、胸、腹、上臂、前臂等重要部位;下部包括骨盆、下肢和手.人体的整体坐标系可以确定人体重要结构的每一个体元的空间绝对坐标及相对坐标,在图像的分割、匹配、重建中起重要作用.通过坐标系统的变换,人体整体坐标系统可以方便地应用于临床的定位定量诊断,手术导航,放射定位治疗以及人体运动功能等领域的研究.     

Fuzzy information representation and processing in conventional GIS software: database design and application

Currently used methods for representing geographical information are inadequate because they do not tolerate imprecision. This leads to information loss and inaccuracy in analysis. Such expressive inadequacy is largely due to the underlying membership concept of classical set theory. To improve information processing in GIS research and application, an alternative membership concept is required. In this paper, we explore the inadequacy imposed upon geographical information representation by classical set theory and address the problems of information loss. A fuzzy relational data model is defined which is more representative for geographical information. A GIS database for agricultural land resource management is created by using the data model and a new technique for assessing land suitability is developed. The fuzzy representation largely facilitates data analysis in this GIS. The methods are tested with data from North Java, Indonesia using a vector-based GIS software package, Arc Info, and the analysis results are presented.     

一种灰度体素结构分割模型下的机载LiDAR 3D滤波算法

针对现有的基于机载LiDAR数据的滤波算法未能充分利用数据提供的所有信息及其所采用的数据结构表达复杂、存在信息损失等缺陷,提出了一种灰度体素结构分割模型下的机载LiDAR 3D滤波算法。算法首先以综合利用机载LiDAR数据的高程及强度信息为目的将点云数据规则化为灰度（体素内激光点的平均强度的离散化表示）体素结构,然后基于各体素间的空间连通性和灰度相似性准则,将灰度体素结构分割并标记为若干个3D连通区域,最后依据地面与其它目标的高差特性提取与其对应的3D连通区域。算法优势在于:基于体素结构设计,为3D滤波算法;综合利用了地面目标的几何及辐射特征,对比传统滤波算法可应用于更复杂的场景;滤波结果为3D地面体素形式,可直接用于创建地面3D模型。实验采用国际摄影测量与遥感协会（International Society for Photogrammetry and Remote Sensing, ISPRS）提供的不同密度的机载LiDAR基准测试数据测试了邻域尺度参数的敏感性及提出的算法的有效性,并和其他经典滤波算法做对比。定量评价的结果表明,51邻域为最佳空间邻域尺度;点云密度为0.67点/m²的数据集1的滤波平均完整率、正确率及质量分别为0.9611、0.9248及0.8934;点云密度为4点/m²的数据集2的滤波平均完整率、正确率及质量分别为0.8490、0.8531及0.7404;对比其全经典滤波算法本文算法在高密度点云数据滤波时表现更佳。     

通用三维GIS场数据模型研究与实践

随着三维地理信息系统(geographic information system,GIS)应用的发展,空中电磁信号场、空气与水体污染场、地下地质属性场等连续、非匀质的三维空间属性场数据进行建模、可视化与分析计算对GIS基础软件提出了新的挑战。已被广泛应用的TIN(triangulated irregular network)与栅格数据属于表面模型,通常用来表达二维场数据,其中由TIN组成的封闭表面可用于表达三维体,但两者都无法描述非匀质、连续变化的三维属性场。探讨了在通用GIS基础软件中基于TIN和Grid进行升维表达,实现不规则四面体网格(tetrahedralized irregular mesh,TIM)和体元栅格(voxel grid)两大类三维空间场数据模型,分析了两类数据模型的特点,探讨了三维场数据在可视化和分析计算方面的关键技术,实现了基于TIM与体元栅格表达和应用三维GIS场数据,完善了GIS三维数据模型体系,实现了空/天、地表、地下全空间的一体化表达、模拟与分析计算。     

Spatial and temporal intercomparison of four global burned area products

We characterize the agreement and disagreement of four publically available burned products (Fire CCI, Copernicus Burnt Area, MODIS MCD45A1, and MODIS MCD64A1) at a finer spatial and temporal scale than previous assessments using a grid of three-dimensional cells defined both in space and in time. Our analysis, conducted using seven years of data (2005–2011), shows that estimates of burned area vary greatly between products in terms of total area burned, the location of burning, and the timing of the burning. We use regional and monthly units for analysis to provide insight into the variation between products that can be lost when considering products yearly and/or globally. Comparison with independent, contemporaneous MODIS active fire observations provides one indication of which products most reasonably capture the burning regime. Our results have implications for the use of global burned area products in fire ecology, management and emissions applications.     

多分辨率体素地形建模算法及实验分析

针对基于面模型的战场地形要素建模与可视化的不足,提出利用体素模型实现战场环境地形要素的建模与可视化方法和基本思路。对基于特征点的双重移动立方体算法进行改进,实现体素地形的可视化表达,引入体素地形可视化的影响因子便于对体素地形可视化效果的控制,通过实验进行分析,得出最佳取值空间。     

基于修正SGOG编码的三维地层模型转换研究

通过解决修正球体大圆弧八叉树剖分(SGOG)编码与传统坐标系的转换问题,将面矢量三维地层模型转换为以体元为结构的三维地层模型.组成模型的体元结构均对应修正SGOG编码,可将三维地层模型融合到整个地球空间,实现地上、地下和地表的一体化.     

FDK算法中一种新的插值方法的研究

在FDK算法的反投影过程中,插值是关键的一步,它直接影响到重建图像的速度和质量。本文针对探测器的结构特点,提出了一种新的插值方法。该方法实现了快速求解射线所经过体素的长度,且考虑到射线与体素中心的距离对加权的影响,从而使得加权值更加精确。实验结果表明,在FDK算法中,这个新的插值方法比传统的插值方法重建出来的图像边缘清晰,且能更好地抑制噪声。     

多值体素连通区域构建下的机载LIDAR数据三维平面提取

针对现有的面向机载LIDAR数据的三维平面提取算法存在的基于离散激光点设计导致算法设计困难、仅利用几何特征的一致性导致的在平面平滑过渡区域易产生错误提取的问题,本文提出了一种多值体素连通区域构建下的机载LIDAR三维平面提取方法。该算法基于体素结构设计且综合利用了机载LIDAR数据的几何、激光反射强度信息,将传统的平面特征点聚类转换为基于体素的连通区域构建及空间约束下的反射强度值统计,给出了机载LIDAR点云数据的多值体素结构构建方案及其在此基础上的平面提取方案,有助于基于多值体素模型理论的机载LIDAR点云数据处理及应用的发展。算法具体实现过程为：① 将机载LIDAR点云数据规则化为多值体素结构,其中,体素值为体素内激光点的平均激光反射强度、曲率及法向量;② 在体素结构DSM数据中,选取小曲率体素作为种子,并标记与其空间连通且法向及激光反射强度均一致的连通区域为平面;③ 在体素结构非DSM数据中,将位于连通区域轮廓缓冲区内的激光反射强度满足统计特性的体素标记为平面。本文采用ISPRS提供的机载LIDAR实测数据测试提出算法的精度。定量评价的结果表明本文提出方法的质量和Kappa系数分别可达92.5%和89.4%,与传统仅采用几何特征的区域生长算法相比质量及Kappa系数分别提高了9.68%和11.62%。