基于diamond-square算法的数字地形模型构建与三维可视化研究

数字地形模型(DTM)的构建与可视化在很多领域都有着重要的应用,文中基于OpenGL三维图形库及其工作原理,对三维真实感地形生成的基本过程进行详细剖析,采用diamond-square算法,对其过程进行优化处理,编程实现三维地形的模拟,并进行相关的纹理设置构造逼真的三维地形。

基于Diamond的ROAM算法研究

研究了钻石节点的数据结构特点及算法实现原理,综合考虑视点与地形的复杂程度,提出了合理的节点误差计算公式,并应用到实际地形高程数据中,取得了良好的效果。

基于灰度值算法与Diamond-Square算法的三维地形生成

分形地形的生成是三维自然景物的模拟的重要组成之一。研究了基于灰度值算法与分形插值算法的三维分形地形的生成。利用灰度值算法或Diamond-Square算法生成高度数据,同时作平滑处理,然后对高度数据着色并利用OpenGL纹理映射技术实现三维分形地形的生成并显示。这种方法可按照地形需求改变地形崎岖程度和地貌,在实验上基本上达到了真实感的效果。

金刚石压机冷却水温控系统的设计

针对当前金刚石压机冷却水温控系统使用传统PID算法控制精度低、温度波动大的问题,提出一种将改进鲸鱼算法与神经网络PID控制算法相结合的控制方法,实现PID参数的自适应调整。同时以GD32单片机为核心、步进电机为执行机构,设计循环冷却水温控系统硬件控制器来控制流量调节阀的开度,实现温度控制。仿真和实验结果表明:与传统PID算法相比,使用该温控系统进行温度控制时,超调量更小,控制精度更高,控制效果有很大提升。

激光修整青铜金刚石砂轮预测模型与优化研究

为了根据实验规律获得更多激光修整青铜金刚石砂轮的工艺参数,采用反向传播(BP)神经网络和粒子群遗传混合优化算法(PSO&GA),建立了激光修整青铜金刚石砂轮的预测模型。首先通过分析激光修整的原理得出砂轮型面角度、激光偏转角度、入射角度和光斑重叠率为主要影响参数,并以砂轮型面角度误差和峰谷(PV)值为评价指标修整了192组工艺实验数据;建立了4×9×2的3层BP神经网络预测模型,通过PSO&GA混合优化算法对预测模型进行训练优化;最后选取16组实验数据测试BP神经网络预测模型,预测结果比较准确;并对比了梯度下降法(GD)、粒子群优化算法(PSO)和遗传算法(GA)的BP神经网络的训练效果。结果表明,经PSO&GA-BP预测模型角度误差预测偏差在0.2°以内,PV值预测偏差在1.6μm以内,相较于其它优化算法,收敛速度更快、精度更高。该研究为激光修整青铜金刚石砂轮提供了良好的预测模型。

三维地形的交互生成与表现

随机地形生成与表现是虚拟环境系统研究的基础,针对用户对地形环境千差万别的需求,论文提出了一种基于分形的交互式地形随机生成方法,在给定地形特征或地形参数条件下,通过控制分形算法的随机过程及其反馈调整,自动产生符合要求的三维地形网格模型,并在给定的控制条件下对生成的地形进行自动着色和阴影计算。

运动估计算法设计及FPGA实现

为进一步提高编码效率,在研究菱形算法的基础上,采用了“十字”形运动估计算法,设计了硬件电路,并用FPGA(Field-Programmable Gate Array)实现了算法.结合算法的特点,设计了整体框架结构,提出了一种高度并行、紧凑流水线的FPGA实现方案.用Verilog HDL硬件描述语言设计了编码,在QUARTUS II集成开发环境下,进行了仿真验证,并写入FPGA芯片,实现了“十字”形运动估计算法.经测试表明:该设计方案搜索高效、逻辑简洁,对比全搜索法占用硬件资源较小.可广泛应用到移动视频通信、远程无线监控等领域.

用于块匹配运动估值的正方形-菱形搜索算法

运动估值在视频图像编码中占有重要地位 ,该文首先研究了运动估值中的经典搜索算法并重点分析了菱形 (DS)算法 ;然后设计了一种新的综合模板 (SDP) ,它体现了粗定位和准确定位并行处理的思想 ,在此基础上提出了一种新的用于块匹配的运动估值搜索算法——正方形 -菱形搜索 (SDS)算法 .最后通过实验验证了该算法的有效性 .

基于GPU加速的分形地形生成方法

针对分形方法生成大规模地形数据时计算量大和运算速度慢的问题,提出基于GPU加速的分形地形生成方法,将Diamond-Square分形地形生成算法转化为CUDA线程块并行执行过程,使地形生成过程完全在GPU中加速执行,在取得较好模拟效果的同时,显著提高了算法的运算速度。

基于高斯金字塔的图像运动估计算法

运动估计是图像超分辨率重建中的关键环节,直接影响超分辨重建的结果质量。为减少运动估计搜索点数,提高搜索速度,提出一种基于高斯金字塔分层思想的小十字形搜索算法。算法把图像构建成一个两层高斯金字塔,在上层使用小十字形搜索算法估计初始运动矢量,并通过提前终止策略来提前结束搜索;在下层以上层估计结果作为初始值,估计最终图像运动矢量。在标准图像序列上进行的实验结果表明,该算法在保持搜索精度的前提下能明显提高搜索速度;特别对于在运动偏差较大的情况下,提高效果更显著。

基于分形和高度图控制的三维地形生成技术研究

介绍了分形理论,论述了使用随机布朗运动和中点位移法生成地形的过程及其不足,并在分形理论的基础上提出了一种基于中点位移法和高度面控制混合的随机地形生成方法,介绍了对地形模型进行纹理贴图的方法及其实现,最后给出利用该方法生成随机地形的实例。

基于新型十字—菱形搜索的块匹配算法

指出了块匹配算法是运动估计的有效方法,搜索模板的类型、大小很大程度上影响了搜索的效果.对运动向量的分布进行了深入研究,提出了以新型非完全对称的搜索模板为基础的十字—菱形搜索算法.该算法以十字搜索模型对小运动矢量进行搜索,而使用非完全对称菱形对大运动矢量进行搜索.理论分析和实验表明:新十字菱形算法和原有的十字菱形算法相比,其搜索的速度可以提高20%左右.

基于空间关系的改进菱形块匹配策略

研究运动估计(ME)中的经典块匹配算法(BMA)并重点分析菱形(DS)算法,然后利用相邻块之间空间关系,设计一种新的块匹配策略,以相邻宏块的搜索结果进行预测匹配,以减少搜索点数。最后以平均每块搜索点数和平均峰值信噪比为衡量指标验证了该算法的有效性。

基于LM算法的无氢类金刚石薄膜喇曼高斯分解

介绍高斯分解及基于 LM算法的数值计算方法 ,并对无氢类金刚石薄膜的喇曼光谱曲线进行了分解。结果表明 ,数值计算的收敛性较好 ,数值拟合的相关系数均大于 95 % ,完全可以用于类金刚石薄膜的微观结构分析。根据分解结果可知 ,随着偏压的增加 ,D带和 G带的分布中心均向低频偏移 ,而 G带和 D带的半高宽之比呈逐渐增大趋势。这表明膜层中 sp3键的含量不断提高 。

改进的十字—菱形运动估计搜索算法研究与实现

提出了一种改进的十字—菱形搜索(ICDS)算法,给出了在搜索的初始阶段使用小十字搜索模型对小的运动矢量搜索并在相继的搜索过程中使用具有方向性的菱形搜索模型对大运动矢量进行搜索的步聚。介绍了该算法的实现结构,并分析了该算法搜索性能。

基于DS-CDS的改进运动估计算法及实验

为了提高视频的压缩效率,在菱形搜索算法和十字菱形搜索算法的基础上,结合实际运动图像中的运动向量以水平方向向量为主的特点,提出了一种利用偏水平十字模板搜索与偏向双菱形模板搜索相结合的改进搜索算法。为检验本文改进算法的效果进行了对比实验,结果表明:本文提出的基于偏水平十字及偏向双菱形搜索法适合各种运动类型的视频序列,更适用于运动变化剧烈的序列,并且能够在PSNR值和BR值接近最优水平时,大大减少运动估计时间,相比于FS算法,对QCIF格式图像的运动估计时间减少约95%,对CIF格式图像的运动估计时间减小约94%。

基于改进的十字-菱形搜索算法的运动估计

通过对序列运动矢量概率分布分析,发现了该概率分布的方向性特性,提出了一种新的块匹配运动估计算法——改进的十字-菱形搜索(ICDS)算法。该算法在搜索的初始阶段使用小十字搜索模型对小运动矢量进行搜索,强调运动矢量分布的中心偏置特征;而对于大的运动矢量使用具有方向性的菱形搜索模型进行搜索,强调运动矢量分布的方向性,从而提高了运动矢量的搜索速度。该算法与菱形(DS)和十字-菱形块(CDS)匹配算法相比,在保证搜索质量的前提下,其搜索速度分别可以提高60%和35%。理论分析和实验结果证明ICDS算法有效,且具有较强的鲁棒性。

森林公园景观节能设计与实现

针对当前对公园景观设计过程资源消耗较大问题,提出基于三维图像的森林公园景观节能设计方法。根据森林公园所处位置周边地形,结合金刚石方格算法获取三维地形框架,以公园凹陷为例进行填充,并对其进行递归、细化处理;采用背面剔除技术规划公园中树木、道路等分布,通过得到的递归函数完成景观节能规划设计。实验结果表明,所提设计方法对森林公园景观数据采集准确,明显降低了景观设计过程的能耗,具有较强的实际意义。

三维地形的分形构造及其虚拟漫游

基于Diamond Square算法构造了三维分形地形 ,经大量计算机数学实验 ,确定了三维地形具有真实感的参数范围 。

一种结合遗传算法和钻石搜索的多模式快速运动估计方法

为了解决视频编码中运动矢量搜索精度与速度的矛盾,本文提出了一种基于遗传算法(GA)和钻石搜索(DS)的多模式快速运动估计方法———MMS算法.它以图像序列的时空预测矢量作为图像活动剧烈程度的判据,自适应选择搜索模式.针对平缓运动类型使用快速的DS搜索模式,针对剧烈运动类型使用GA/DS联合搜索模式.与现有的次优解快速算法相比,MMS有效地解决了在大运动矢量情况下编码器性能下降的问题,可以从整体上提升编码器的性能,接近理想的全搜索法的结果;与其它直接利用GA进行全局优化的方法相比,MMS利用DS配合GA实现加速收敛.此外,通过引入多模式处理的概念,在保证搜索精度的同时,充分发挥了次优解算法的效率,整体编码速度与DS等快速算法的结果十分接近.这一方法为有效地解决运动估计中的矛盾问题提供了一个新的处理框架.实验结果验证了算法的性能.