曲线约束Delaunay三角剖分及在地形构建中的应用

针对采用约束Delaunay三角剖分算法构建地形时如何确保地形数据中的曲线约束条件在剖分结果中存在的问题,提出提取能够反映地形自身几何特征的特征点的方法对约束曲线进行直线段逼近,并对允许逼近误差的取值给予分析和验证。实现了使用较少的点对约束曲线进行最大程度逼近;在解决约束直线段不在Delaunay三角剖分中的问题时,提出在原约束曲线上进行加特征点细分的方法;针对地形数据量大构网时间长的问题,改进Delaunay三角网格生成算法。实验结果表明算法能够确保约束曲线在网格中存在,提高了对原曲线的逼近程度且提高了运算效率。算法可以实现对复杂区域的正确处理。

带特征线约束的Delaunay三角剖分最优算法的研究及实现

为提高带特征线约束的Delaunay三角剖分的速度和效率，从两个方面进行改进：一是生成无约束的Delaunay三角网时，采用并行剖分算法；二是在约束线上插入点时，应用取三角形外接圆与特征线交点的方法。并行剖分算法具有较好的加速性能；"交点"插入算法考虑了特征线的影响域及Delaunay三角形规则的边界条件，在满足全局Delaunay三角剖分的前提下，使插入的点最少，对原有的网格影响最小。

等高线约束的Delaunay三角网在土石方量计算中的应用

土石方量计算是工程建设的重要步骤,其计算精度是提高工程质量的首要问题。针对利用无约束不规则三角网计算土石方量时存在的计算精度问题,该文利用三维激光点云数据,根据约束Delaunay三角网的构建原理,探讨了基于等高线约束的Delaunay三角网方法在土石方量计算中的应用。首先,以土石方的等高线作为约束线,利用迭代算法对无约束不规则三角网进行剖分,构建等高线约束Delaunay三角网,并进行土石方量计算。然后,将计算结果与无约束不规则三角网、方格网法计算结果进行对比与误差分析,验证了该方法的计算精度,为基于三维点云数据的土石方量精确计算提供了参考。

高效构建Delaunay三角网数字地形模型算法研究

在对传统构建Delaunay三角剖分 (尤其是分割 合并 )算法进行分析的基础上 ,采用自适应格网划分方法对点集进行排序、分割 ,并按照逆序合并Delaunay子三角网 ,然后进行约束处理 ,快速、高效地实现了Delaunay三角网的构建 ;对Delaunay子三角网合并、地性线处理、平三角形处理等关键问题进行了描述。实测结果表明 ,该算法的时间复杂度接近于O(n)。

基于等高线提取地形特征线的研究

借助约束Delaunay三角网,研究了两种从等高线数据提取地形特征线的方法。给出了两种方法的实现过程,讨论了实验结果的异同,并分析了存在差异的原因。

一种基于等高线的地形特征线提取方法

地形特征包括地形特征点和特征线,是进行地貌分析与处理的基本对象,也是地貌结构化综合的重要内容。提出并实现了一种新的等高线特征提取方法。该方法通过对等高线进行凹凸段划分,获得等高线特征段(包括凹段和凸段,分别对应山谷和山脊),利用最大角作为约束条件,利用特征段的边作为约束边对所有特征段构建约束型Delaunay三角网。然后,获取特征段CDT的骨架线作为局部特征段的地形特征线树,并将每棵地形特征线树的叶节点作为相应特征段上的特征点。最后,利用特征段及其CDT对特征点进行匹配,完成地形特征线的追踪,生成地形特征线。

一次性生成约束Delaunay三角网算法的编程与实现

地形分析是指挥员进行决策分析的基础,将以约束Delaunay三角剖分为数据格式的DTM结构的电子地图运用到武警部队执行任务中,是为适应当前新军事革命的必然趋势。文献[1]中,进行了一次性生成约束Delaunay三角网算法的阐述,在此基础上进一步阐述了用Delphi6.0对该算法的编程与实现。

基于虚点影响域重构的CD-TIN约束线删除算法

根据CDTIN中约束线的多态性,提出了利用虚点描述约束线交叉的情况,并用虚点影响域重构算法(influence domain retriangulating for virtual point,IDRVP)来解决CDTIN约束线删除操作中的约束线交叉问题,确保了CDTIN的拓扑完备性,并对算法进行了验证。

具有线约束的曲面四边形网格自动生成算法研究

提出了一种具有线约束的曲面四边形网格自动生成算法。该算法分成二个大的步骤:先用约束Delaunay三角化方法生成曲面三角形网格,然后通过定义一些拓扑操作,利用前沿法将三角形网格转化成四边形网格。与传统的算法相比,本文算法能够处理约束边等特殊约束情况。最后给出了例子用于验证本文的算法。

可视地形上叠加数字线划图的设计与实现

基于目前铁路设计多是在二维地形图上进行的事实,本文叙述了利用设计部门现有的资料,构建约束的Delaunay三角网(CDT)及三维显示的过程,并提出了结合2D地形图的快速查询功能,将数字线划图(DLG)叠加到三维地形图上的方法来辅助铁路线路设计。最后给出实例证明了该方法的可行性。

联合Delaunay三角网的等高线群综合研究

采用"联合Delaunay三角网"来提取成组等高线的弯曲,在弯曲处利用平三角形连接法进行局部地形结构线的连接,并建立起地形结构线的树状结构。运用方根模型确定谷地选取的数量指标,并提出了一种新的数学模型以确定谷地选取的质量指标,完成等高线群的自动综合。研究和实验表明,该方法充分顾及了地貌形态特征,谷地选取合理,概括程度适当,并完全避免了相邻等高线相交,综合效果较好。

地形建模中不规则三角网构建的优化算法研究

对利用数字线划图(DLG)重建地形三维模型进行了研究,提出了基于三角形拓扑关系的自动联结三角网算法,并构造了复杂地形的三维数据模型。基于此模型,设计实现了构网优化算法,实现了复杂地形的自动三维重建。试验证明,本文提出的构网优化算法是稳健、高效的。

三维地形建模与可视化研究

针对当前地形三维可视化及其绘制技术的研究现状,在吸取计算机图形学、科学计算可视化、虚拟现实、计算机网络的先进理论和技术成果的基础上,围绕数字地形模型以及基于网络的三维地形可视化等核心技术内容展开研究,提出了建立数字地形模型中不规则三角网(TIN)的改进算法和思路,给出了运用VC++和OpenGL实现的三维真实感地形可视化实验软件。

Delaunay三角网的交互编辑算法设计与实现

本文在基于四叉树分块构建Delaunay三角网的基础上,设计与实现了面向大地形编辑的以四叉树为空间索引的三角网交互实时编辑系列算法,其中包括约束点的加入、约束线的加入以及共点三角形的快速查找算法。以上算法的设计与实现是地形编辑的基础算法,算法的执行效率对以地形为代表的三维实体的实时编辑以及相关地物模型的拟合具有重要意义。

一种优先考虑特征线的单步建网方法

在无约束数据Delaunay三角网理论的基础上,分析不同算法在处理约束问题时的优缺点,提出一种优先考虑特征线的单步建网方法。该法在三角网扩展过程中首先处理特征线,并综合考虑多条特征线对同一三角形的影响,在备选三角形的边与多条特征线相交时,优先处理影响因素最大的特征线。通过两次"正负区"的判别和坐标范围界定限制备选点的区域,快速搜寻在约束条件下的最优点。实例应用表明,本方法对复杂特征线分布条件具有良好适用性。

迭代三角网约束的近景影像密集匹配

针对传统稀疏匹配难以满足高精度三维建模需要,本文提出一种迭代三角网约束的近景影像密集匹配算法。与传统静态基于区域增长的"片-片"的匹配传播方式不同,本文采用动态三角形更新的匹配传播方式。该算法利用SIFT匹配获得的稀疏可靠同名点,在左、右影像上构建Delaunay三角网,将左影像上面积大于一定阈值的三角形的重心作为匹配基元,结合同名三角形区域约束、核线约束、灰度相关约束等对其进行匹配。在依次遍历左影像上每个三角形之后,将匹配产生的新的同名点结合初始同名点整体构建Delaunay三角网。迭代进行上述匹配,直到新一轮匹配过程中没有新的同名点产生,迭代停止。选取三组典型的近景影像对进行匹配实验,验证了本文算法的可靠性,且对不同类型的近景影像都具有较好的适应性。

三维场景建模中地物与地形匹配方法研究

针对三维场景建模中地物与地形匹配的处理方法问题,分析三维场景建模中地物与地形不匹配产生的原因,提出一种改进的解决地物与地形匹配的方法。通过在Delaunay三角网中嵌入地物特征约束条件,实现地物与地形无缝匹配;通过局部地形修正,对地形影响点的高程添加改正值,减弱匹配后地形的突变现象,使地形过渡自然。研究与试验结果表明,该方法能较好地适用于精密三维场景建模中面状地物与地形的匹配。

基于炮孔布局的爆区边界线自动采样及坡顶底线自动更新方法

露天矿山开采现状三维模型是露天矿山数字化、信息化和智能化建设的基础,为矿山精细化生产计划编制、爆破设计和卡车动态调度等提供模型依据。结合矿山生产日常测量的炮孔坐标信息,提出基于炮孔布局和爆破参数的爆区边界点自动采样方法,并利用α-shape法自动创建复杂爆区边界线,进而研究复杂爆区边界线与坡顶底线的空间分布关系,提出坡顶底线自动更新算法,结合地形线约束Delaunay构建DTM,可实现重构露天矿山开采现状三维模型。现场试验结果表明:基于炮孔布局自动采样爆破边界线及自动更新露天矿山坡顶底线效率高,更新耗时由4 h减少至1 min。

三角网约束的立体影像密集匹配方法

文中总结了基于三角网约束的立体影像密集匹配方法。本次实验采用核线影像,首先在核线影像上使用SIFT算子匹配出一部分可靠的种子点,然后用这些种子点构建Delaunay三角网。该网络能够将所加密的点的位置范围作为一个约束,根据左右影像上同名三角网的位置、左影像上某一三角形重心位置、该三角形在右影像上的对应的三角形的重新坐标,以及左侧重心在右侧像方影像的核线,在核线约束与灰度相似性约束的两层限制下,完成点-点的匹配工作。本文采用Matlab程序实现对待匹配三角形重心的加密,运用核线约束方法,将点匹配的搜索区域由二维降到一维,不但能缩小搜索范围,提高工作效率,而且很大程度上降低了错误发生的概率,既能使得算法的运算速度得以提升,又能使其匹配精度得到较大的改善。

基于约束D-三角网的TIN构建技术研究

在GIS领域中,由于Delaunay三角网在描述地表形态方面有很大的优势,所以常被用于生成不规则三角形网(TIN)。对约束TIN的构建过程进行了研究,并对其中的逐点插入算法和强行约束线算法从实现上进行了改进,提高了构网的速度。