基于分形理论的微地形的重建

对自然地表分形特征进行了分析和总结,并结合微地形所具有的自然特性,提出了具有方向性分形特征的中点随机位移法。实验结果表明该方法能较好地反映原始数据的总体轮廓,而且还能较好地再现原始微地形的粗糙起伏及各向异性,因而是一种可行的构造三维地形的插值方法。

一种新的地理线要素分形插值方法

地图制图自动化已成为地理研究的重要内容 ,包括自动综合和自动扩充。地图中线要素的自动扩充是要通过插值来实现。传统的曲线插值方法没能反映地理线要素的分形结构、比例尺相关性、空间各向同性等特点。针对地理线要素的特点 ,基于分形几何理论 ,将Douglas Peuker算法和随机中点移位法结合起来 ,提出了一种新的分形插值方法。

基于分形及纹理分析的城市遥感影像阴影去除

为有效去除城市遥感影像中阴影效应所产生的影响,实现阴影区域的自动检测及区域内景物重建,利用纹理分析的方法,通过计算共生矩阵及其相关指数来确定阴影区域,以实现阴影区域的自动检测;同时利用分形插值中的随机中点替代法对阴影区域内景物进行了复原,真实再现了阴影区域内的景物特征.对实际航空遥感影像的处理结果表明,该方法能有效实现遥感影像阴影区域的自动检测及区域内的景物重建.

基于分形特征的交通运输车辆行走路面的三维重构

为获得路面激励,通过理论推导实现基于分形特征的交通运输车辆行走路面的三维重构。对国际与国家规定的标准路面谱进行逆傅里叶变换以产生随机路面样本,用轮廓均方根法获得路面平均分形维数(1.59);结合二维路面的统计特征,根据随机中点位移法和三角剖分法,建立三维路面理论模型;对各等级路面进行三维仿真,其纵向任一截面可作为二维仿真路面。该建模理论适合行走路面的三维重构。

基于直方图指数平滑的阈值和峰点自动检测方法

在阐述图象灰度分布直方图指数平滑处理的基础上，提出了直方图阈值、峰点的自动检测算法。实验结果表明，本文提出的方法不仅算法简单、运行速度快，而且检测出的阈值、峰点也较为准确、合理。

分形闪道及其电磁场辐射仿真

从工程应用的角度，在假定雷电闪道是分形的，闪道中的电流传播速度为光速的前提下，用中点置换法生成分形弯曲闪道，并计算弯曲闪道的分形维数；同时利用闪道电磁辐射场精确解仿真直线闪道与分形闪道在不同距离的电磁辐射场；从分形学的角度研究了雷电回击的辐射场。

基于分形技术的云彩特效研究

分析并总结了分形方法在云彩特效研究方面的最新动态,并通过对随机中点位移方法、自平方分形方法的分析比较,给出不同分形方法应用的优缺点及其适合的典型应用环境.给出基于随机中点位移法的层云的模拟和基于自平方法的团云的模拟的具体实现过程.结果表明,使用分形算法控制简单,可有效地实现云彩生成的复杂过程并产生逼真的仿真效果.

分形地形模拟研究

为了重建逼真的具有多分辨率层次的三维地形 ,详细分析了分形理论和分形布朗运动的原理 ,指出其数学模型与真实地貌特征基本吻合 ,对分形布朗运动特征参数 (H ,δ)的物理意义进行了剖析并提出了完整的估算方法 ,最后给出了实现分形地貌的算法思路 .以此为基础 ,作者在微机上用VisualC ++6.0和OPENGL三维图形库结合编程 ,对分形断面和分形地貌的模拟生成进行了可视化实验研究 .结果证实了该方法的有效性和实用性 .

各向异性的分形地形生成方法研究

传统的分形地形生成方法得到的地形是各向同性的,为了使生成的分形地形具有各向异性特征,提出了一种新的分形地形生成方法,该方法利用组合分形布朗曲面模型,将具有不同特征的两种分形布朗曲面相融合,使得生成的地形具有各向异性特征。对组合分形布朗曲面算法进行了仿真实验,生成了最终的分形地形。对仿真结果的分析表明,生成的分形地形的特征具有各向异性特征,和实际的自然地形特征相符合,从而证明了该算法的有效性。

分形布朗运动在水下地形模拟中的应用

由于水下地形的高程数据获取困难,如何运用少量的数据生成真实感强、精度高的地形模型是值得研究的问题。运用分形布朗运动(fBm)模型得到水下地形的分形特征参数,结合随机中点位移内插算法,通过Matlab编程实现了三维水下地形的模拟。以长江口深水航道为例,讨论了其运用fBm的可行性,模拟生成了三维航道地形,并与ArcGIS自带的插值方法进行比较,采用等深线重构法对插值结果进行精度分析。比较结果显示,基于fBm模型模拟得到的地形具有丰富的地表细节,反映了地形的复杂性和不规则性,具有很好的可视化效果,同时能保证较好的精度。

三维可控真实感地形生成方法研究

提出了一种基于分形布朗运动的形状基本可控的真实感地形的生成方法。根据地形上少量特征点的三维坐标,将地形的整个平面区域划分成几个三角形,然后对每个三角形,利用改进的随机中点位移法进行三维地形数据的细分与迭代生成。并在PC机上用VC++6.0结合OpenGL编程,将生成的三维地形数据转化为具有真实感的可视化图形。模拟实验结果表明所提出的算法可以方便生成具有真实感、可控性的多峰山脉地形、一般平缓地形、以及复杂的组合地形,较好地解决了传统分形布朗运动对生成地形的形状无法预测和控制的问题。

分形插值算法在分形自然景物模拟中的应用

分形方法可以模拟传统欧氏几何方法所不能描述的各种自然景物,如云层、山脉等。对分形自然景物模拟中的随机中点位移法和分形插值算法进行了回顾和分析,给出了基于Diamond-Square算法的山峰纹理图和蓝天白云的详细设计和迭代实现过程。OpenGL试验的结果表明分形插值算法对自然景物的模拟非常逼真,可以在虚拟场景的自然景物生成中得到应用。

基于层次细节简化和分形的真实感地形生成

研究数字高程模型及分形理论后,提出一种新的地形建模方法,即利用DEM数据生成地形框架,运用分形理论生成细节;框架生成过程中采用层次细节简化技术简化地形,提取大致描绘地形总体形状特征的数据,再运用分形理论进行细节绘制,并结合视点变化提出新的面片可见性判别方法。实验证明,文中方法能够充分发挥DEM法真实度高和分形法数据量少,速度快的优点。

基于分形的三维真实感地形生成

本文在分形理论的基础上 ,结合中点位移算法 ,提出了一种生成地形的有效算法%D%DBinSplit二叉分割算法 ,既做到了对地形总体地形轮廓的控制 ,又充分的利用分形特性表现了地形表面的丰富细节 ,同时实现了随机生成地形和用户输入数据生成地形的结合。最后给出了算法的软件设计实例 ,实现了真实感绘制。软件实现及实验结果表明 ,算法生成速度快 ,只需存储地形参数 ,即大大减少了数据输入 ,又降低了系统资源的占用。

随机中点位移法在三维地形插值显示的适用性分析

三维地形模拟技术是当前计算机绘图领域中研究的重点之一。针对粗略地形的格网用分形技术进行插值,通过定量数据分析分形计算效率,预测产生的分析数据量。基于随机中点位移法中的菱形-方形法三维地形模拟;通过统计数据量和效率推求合适的递归次数范围,缓解计算量和地形逼真度之间矛盾的方法,以及用此方法进行三维地形的分析和预测的适用性分析。

基于分形法在计算机上仿真自然景观方法研究

自然景观的计算机三维模拟是计算机图形学研究的重要领域之一,分形法是近年来流行的和使用最多的地形生成方法,运用这种方法可以模拟地形、海浪、云彩等自然景观。该文主要描述了基于分形技术的分形布朗运动fBm以及在此基础上提出的随机中点位移法,给出了算法的实现细节和程序实现的细节,并且在Delphi7和OpenGL环境下运用上述方法实现了对山脊和山脉的仿真。试验结果证明应用这种方法生成的山脊及山脉具有较好的真实感,并且算法简单、易于实现、合成速度快,在实际中是切实可行的。

基于视点和分形理论的真实感地形实时生成方法

在分析了基于DEM数据和基于分形理论生成地形的优缺点的基础上,提出了一种利用DEM数据生成地形的框架,运用分形理论生成地形细节的算法。它充分发挥这两种生成算法的优点,减少了数据的输入量,节约了系统资源。并提出根据视点的变化,应用层次细节模型和对组成地形框架的面片进行可见性判断,以减少实时生成地形时产生的延迟现象。

基于RMD法的农业土壤表面三维重构与分析

[目的]土壤表面模型是分析土壤与车辆耦合作用的基础,为获取相对逼真的土壤表面模型,本文改进并分析了一种表面插值重构方法。[方法]首先利用不平度测试仪获取3种农业土壤的三维数字高程数据,使用一定的剔除率对原土壤高程数据进行剔除,得到3组剔后数据,求出剔后数据中各行、各列2D数据的Hurst指数,并应用于随机中点位移法过程参数的求解中。改进随机中点位移法,使用此法对剔后数据进行一次和二次分形插值重构,求解并分析3种土壤原始测量数据及重构前和重构后数据的平均值、峰度系数、相对误差、分形维数和RMS高度,同时,也使用传统的随机中点位移法和迭代函数法对3种土壤的剔后数据进行分形插值,并与改进随机中点位移法进行对比分析。[结果]改进的随机中点位移法是一种高效、稳定的分形插值方法,使用此法对矩形区域高程数据进行的插值重构能使重构后的数据在分形计盒维数、平均值及峰度系数方面与原数据之间的误差基本保持在5%以内,说明使用改进的随机中点位移法重构后能较好保持原数据的特性。[结论]该研究为进一步分析土壤与轮胎耦合作用提供了精细和高效的土壤表面模型建立方法。

一维冻结土体冻胀曲线的分形优化

分形几何理论作为研究自然界具有自相似性质的非线性问题的主要手段,被广泛应用于岩土工程中。土体的冻结涉及到土体本身的性质、温度场、水分场和应力场的共同作用,采用数值解法又必须对其进行大量的简化,使其所求得的数值解或拟解析解与实际值存在较大差距。采用神经网络方法研究表明,在冻胀初期系统难以稳定,同时对于低含水量的土体误差也较大。近年来,通过国内外学者的大量研究,发现土体冻结过程中同样存在分形现象。通过分析土体冻胀特征,提出采用分形插值方法研究一维冻结土体的冻胀问题。采用Douglas Peuker算法和随机中点移位法相结合的方法对一维冻结土体的冻胀曲线进行了优化。研究结果表明,采用该方法对冻胀曲线进行优化,既可保留其原有的宏观结构特征也可以反映微观结构动态;经过插值处理后,曲线的特征点和特征形状并无变化;但细节部分随着分形维数的增加,逐步得到细化。由此真实地反映了冻胀过程,为研究土体的冻胀过程提供了一种新的方法。

表征真实骨料形态的三维数值骨料建模

利用图像处理技术将骨料截面轮廓处理为二值图像,识别出各独立轮廓的形态特征后获取Hurst指数值的统计学规律,并使用改进的分形布朗运动(FBM)生成随机的数值骨料截面轮廓.使用该轮廓作为垂直于构建轴线的三维骨料上下两部分的连接面,基于改进的随机中点位移法,分别建立三维骨料的上曲面和下曲面并组装成完整的三维骨料模型.按相同纵长比生成的数值骨料与真实骨料具有相近的轮廓、扁平比和球度,且随机生成的数值骨料样本库与实测的真实骨料样本库具有类似的体积分布规律.按级配生成数值骨料并投放生成圆柱形沥青混凝土数值试件,相同工况下的仿真结果与单轴压缩蠕变试验数据的趋势吻合.