基于波前法的球面三角剖分算法

鉴于现有球面三角剖分算法不能同时兼顾算法简单有效、剖分单元变形小和网格信息易于管理等特性,基于波前法层层推进原理,提出一种非层次递归剖分的球面三角剖分算法。并针对相邻波前剖分段数相等,其剖分单元几何变形比较大的情况,提出了网格优化方案。通过与QTM(quaternary triangular mesh)算法比较,从剖分网格质量与剖分单元数两方面,分析了该算法球面三角网格的性能。分析结果表明:剖分所得的网格几何变形小、相似程度高、剖分单元数少,该剖分算法是一种有效的高精度球面三角剖分算法。

基于WGS-84椭球面的退化四叉树经纬线格网剖分

针对数字地球的发展和解决全球问题的需求,给出了一种基于WGS-84椭球面的全球离散格网剖分方法——退化四叉树经纬线格网;分析了格网剖分的特点,明确了格网单元行列定义和经纬度坐标;计算出不同剖分层次格网单元面积、边长的变化情况并与基于正球面的剖分进行了对比。结果表明该格网系统具有粒度相对均匀性、层次嵌套性、方向一致性、地理条带性和对称性、广泛数据兼容性等许多优良特征,对构建全球地理信息系统具有一定的实用价值。

基于四叉树剖分的LOD地形绘制算法

针对三维游戏中室外场景渲染消耗内存大、效率低的问题,提出了一种基于四叉树剖分的LOD(层次细节)地形绘制算法,实现了地形多分辨率网格绘制。采用将共事顶点唯一存储的四叉树网格表示方法,并利用过程纹理合成技术实现地形的多纹理映射,模拟地表多种地貌混合的真实效果。实验结果验证了本文算法在内存占用、绘制速率和真实感上都优于Lindstrom算法。

基于四叉树的有限元网格自动剖分

基于四叉树的有限元网格自动剖分杨名生张立京（大连理工大学工程力学研究所１１６０２４）关键词：有限元法；网格分析／四叉树分类号：ＴＰ３９１．７２有限元法（ＦＥＭ）作为一种强有力的分析工具，成功地应用于工程实践．有限元模型的建立，是有限元分析的前提和基...

混合式球面退化剖分模型的设计与编码

为了解决球面退化四叉树格网(DQG)模型孔径较大、格网单元面积分布不均匀以及三角格网单元应用不完全四叉树剖分的问题,通过控制单元面积的思路设计了一种格网单元孔径更小、分布更均匀的四边形(中低纬地区)与三角形(高纬地区)的混合格网模型——混合式球面退化格网模型(MSDG);并对所有格网单元利用四叉树进行编码。通过对格网单元的几何属性统计分析发现,该格网模型的几何属性与DQG模型相比,其单元面积变化更小、分布更加均匀稳定。

基于四叉树的分形图像编码中的剖分决策函数

为了得到可变的位率,在分形图像压缩中经常采用四叉树分割方法。该文提出了一种基于模糊积分的剖分决策函数——模糊均差,可以在改善图像编码质量的同时增加编码速度。也分析比较了其他一些常用的剖分决策函数。

基于动态四叉树索引的三维地质模型组合剖切算法

三维地质体模型可直观展示地质构造的空间发育形态,而地质构造的内部特征及构造间的复杂空间关系需通过连续的组合剖切和开挖分析进行揭露,并依赖于高效的基础剖切算法与剖切过程中模型数据的动态管理。该文针对以三角面片为基本数据结构的三维地质体模型,提出一种支持水平面剖切、竖直剖切、空间任意平面剖切等多种基本剖切类型组合的连续剖切分析方法。该方法通过引入动态四叉树索引,可快速定位剖切影响域三角面片,并依据交线位置关系快速生成剖面的轮廓多边形集合,进而经过多边形三角剖分形成地质剖面图;在连续多次剖切时,通过实时更新四叉树索引和剖切单元属性值,优化了组合剖切效率。实验结果表明,该方法可显著提高剖切计算速度,满足栅栏剖切、连续圆弧剖切、台阶剖切和开挖分析等复杂组合剖切与连续剖切分析功能。

图像四叉树剖分下的自适应数字水印算法

提出了一种图像四叉树矩形剖分下的自适应数字水印算法。通过对原始图像在多个尺度上进行最小二乘多项式逼近,将图像进行非均匀剖分,并以四叉树结构的形式进行表达。该四叉树结构既实现了对原始图像的逼近,同时携带了图像的纹理结构信息。通过统计各子区域上的剖分网格数目,计算不同区域上水印嵌入的强度,从而实现自适应数字水印方案。实验结果表明,该算法具有良好的透明性和顽健性。

基于椭球面三角格网的数字高程建模

针对传统的DEM在模拟表达大面积地形时具有存在裂缝、地理分析不精确、数据冗余等问题,在椭球面四元三角格网QTM层次剖分的基础上,提出了一种基于椭球面三角格网层次剖分的数字高程建模方法,该方法避免了上述缺陷。应用全球GTOPO30数据对该方法进行了验证。

基于NURBS的船体曲面自适应三角网格剖分

针对面向曲面的三维船体性能计算和真实感图形显示问题,应用NURBS曲线、曲面理论,提出一种新颖的船体NURBS曲面三角形网格自动生成算法,运用四角编码方法和改进的曲面片平坦性检验方法,保证在递归分割船体NURBS曲面时,能够快速有效地分割出四边形网格,在曲面片的高度方向和边界处同时满足给定的精度要求,在此基础上,应用割角剖分算法将一个四边形网格剖分成两个或多个三角形网格。应用结果表明,应用该算法生成的三角形平面片能够较好地逼近船体曲面,避免出现网格间的裂缝,与二叉树、四叉树方法相比,四角编码方法明显节省了时间和空间,提高了算法效率。

临近空间平台下地形四叉树优化分割算法

提出一种利用四叉树算法生成临近空间平台下动态地形的新方法,并提出了一种新的四叉树递归分割算法的实时优化算法,利用可见性剔除的简化策略和数据简化的存储方式,解决地形绘制的裂缝问题。通过对该算法的实现和优化,在保证一定地形环境的视觉真实程度前提下,达到提高实时渲染速度的目的。实验结果表明:采用本文提出的四叉树算法可以快速对地形数据进行网格剖分,且可得到较好的剖分效果。

球体散射场计算前置处理中的球面剖分算法

基于球体电磁散射计算,提出了一种新型高精度球面剖分算法——球面三角自适应剖分算法。通过阐述新算法的基本思想、步骤和特点,从几何变形、收敛性和剖分单元数等三个方面,对该算法剖分模型与QTM模型进行了形状特性和剖分复杂度的定量比较分析;针对球体散射计算实例,验证了新算法的正确性与有效性。结果表明:相对于QTM模型,新算法剖分模型的几何变形小、相似程度高、所需剖分单元少,并且具有较高的计算精度。

基于八叉树的三维网格模型体素化方法

利用八叉树结构的编码特性,提出一种将三维多边形网格模型离散成体素表示。进而产生整个模型的体素表示的算法,提出利用多边形网格轮廓体素和模型内、外体素序列的标志位特性,将三维网格模型内部体素化,纠正了Flooding算法在处理内部封闭空腔时产生的错误。算法可在PC平台上实现。通过证明和实验可知,本算法能产生准确的26-邻接体素模型,并且具有较高的执行效率,能取得较好的效果。

球面三角区域四叉树L空间填充曲线

球面三角四叉树中面片和结点的排列顺序直接关系到球面三角四分剖分模型组织和管理数据的效率.在Lee编码模型基础上设计了L面片和结点空间填充曲线,给出了面片寻址、结点L曲线生成、以及面片结点访问等主要算法.同时,基于位码运算提出了面片类型判别恒定算法时间优化算子,可利用硬件来实现.结点L曲线中大多数面片结点间距离分布在较低值范围内,为数据高效存取提供了保证.但是堂兄弟面片位置相邻,结点地址却不连续,少数面片结点间距离异常大,导致平均结点间距离和遍历总距离的增大.为解决该问题,采用了m簇完备结点集作为n剖分簇结点存储基本单元,每个m簇完备结点集重复存储公共结点,从而避免了面片结点距离过大,提高了节点访问效率.

一种基于金字塔模型的电磁态势仿真方法

战情模拟仿真与多维态势效果展示技术研究是开发现代化军事作战训练系统的必要条件之一。提出了一种基于金字塔模型的电磁态势仿真方法,通过由上到下分层对仿真区域地形进行四叉树剖分,建立改进的金字塔模型并将其纵向分层、横向分块,实现各层模型间的密切联系和连续平滑过渡,达到将仿真区域地形进行精细化三维建模的效果。对于上下相邻两层模型中的结点来说,父级结点之间地形格网间距大于子结点、采样点少于子结点,因此在绘制仿真场景地形时效率更高,具有较高的工程应用价值。

基于块段模型的三维GIS混合数据结构模型研究

为了有效地表示三维GIS空间实体,在地质块段模型的基础上,提出了基于八叉树和四面体格网的混合数据结构模型(block octree tetrahedron,BOT模型)。采用BOT模型生成算法对块段模型进行重新分割,八叉树作整体描述,四面体格网作局部精确描述,并以不同的灰度值表示不同的单元块属性。同时,为节省存储空间,提出了线性BOT编码技术。实验结果表明,BOT模型充分发挥了八叉树和四面体格网的优点,可以在不增加存储空间的前提下实现对三维目标更高效、更精确的表达。

正二十面体全球剖分模型的Geometry Clipmap球面绘制

地形绘制一直是图形学研究的热点问题,尤其是球面地形绘制,其在形状和数据组织方面比平面地形绘制更加复杂。在已有球面地形绘制算法的基础上,提出一种基于Geometry Clipmap的球面地形剖分与绘制方法。该方法以构建正二十面体球面网格为基础,将正二十面体划分为十个菱形区域,采用球面菱形网格的剖分,针对每个菱形区域的周边网格进行重新剖分和组合,形成一个虚拟的3×3的大菱形区域,扩大了Clipmap的活动范围,并在一定程度上解决了Clipmap的跨边界问题。实验结果表明了本文方法的可行性和有效性。

数字岩心多分辨率存储及连通区域分析

为解决数字岩心文件因数据量大而导致存储空间狭窄和访问效率低下的问题,以及分析岩心孔隙的连通区域并管理其性质,通过四叉树和八叉树分块方法对数字岩心进行分布式多级分辨率存取,通过扫描线、三角剖分、四面体剖分和地图染色方法识别和划分连通区域,基于移动立方体算法求取连通区域边界面。结果表明:生成的多分辨率岩心数据根据浏览范围选择粒度层级,减少了数据读取量并提升了临近区域数据获取速度;分色划分连通区域展现了数字岩心的连通性质,并建立了三维模型实现对孔喉结构形态的分析。该研究结果为数字岩心的高效存取、连通性分析及孔喉结构建模提供了方法支持。

二维无结构三角形网格自适应生成技术

介绍了如何通过四分叉树和Delaunay混合剖分法完成任意复杂区域三角形网格的剖分,重点是网格计算过程中复杂区域的边界处理和网格优化的算法。提出的边界处理方案可以很好地控制网格在边界的贴体性,同时,引进Laplacian-Like光滑修正法和提出的节点尺寸控制函数对于控制网格全局尺寸、网格加密范围局部尺寸以及不同网格单元尺寸的梯度变化也十分有效。以该技术为核心,通过高级编程语言Delphi和引进国外新型图形控件编写了网格自动剖分软件,该软件具有与AutoCAD交换图形数据的功能,极大地提高了三角形网格剖分的效率。最后还介绍了三角形网格在数值计算领域外的一个工程的应用—通过三角形网格生成的数字地形模型(DEM)在海湾纳潮量计算上的应用。

全球离散格网划分方法在空间数据组织中的应用

本文分析了全球离散格网系统的任意分辨率、层次性和全球连续性特征，指出基于其解决面向全球范围的多尺度、多时相、立体式的地理信息共享与服务的数据组织模型的可能性。结合应用方向比较了几种典型格网划分的优缺点，最终选定基于行列编码的四叉树和GeoSOT格网划分模型作为下一步实验的对象。