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。

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。

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。

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。

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.

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。

一种伪装阵地构造方法研究

针对阵地伪装的重要性,提出一种新的伪装阵地构造方法。该方法通过GIS获取阵地地貌信息,以阵地的典型特征地貌为原型,结合各种约束条件提取其地形定量因子构造伪装阵地初始模型。利用随机中点位移法中的菱形-方形网算法进行迭代运算生成随机分形模型,通过加权融合构造出伪装阵地精细模型。对该伪装阵地构造方法进行仿真实验,实验结果表明,该方法有效、可行,能较好地构造伪装阵地。

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。

典型地形SAR回波模拟与SAR图像仿真

SAR成像算法的验证需要相应的回波数据,同时SAR图像目标识别算法的检验需要大量的SAR图像,针对这一要求,提出了一种典型地形SAR回波模拟与图像仿真的方法。首先分析了分形布朗曲面及其水平集的特征。在此基础上,运用中点位移法生成了描述山脉地形的数字高程数据,提出了生成海岸地形("归零法")及河流沟壑地形("归零取反法")的新方法。引入电磁散射模型,计算了每个分辨单元的后向散射系数。给出了基于二维快速傅立叶变换的SAR回波模拟算法的推导过程及相应的仿真结果,并对结果进行了分析和讨论,证明了该方法的正确性。

分形表面建模方法的比较研究

随机中点位移法、二维Weierstrass-Mandelbrot函数法和离散傅里叶变换法是粗糙零件表面分形建模的3种常见算法.针对它们的合成速度、合成精度以及合成表面的均方根偏差进行了比较和研究.研究发现,离散傅里叶变换法的合成速度仅稍慢于随机中点位移法,但其合成精度以及对均方根偏差的控制能力,均优于其余2种方法.

航拍影像模拟的生成算法

为了在战场模拟和教育训练等情景中有效地使用航拍影像,减少实地拍摄的成本,提出了航拍影像模拟的生成算法。航拍影像模拟主要采用可视化技术对大地景象和动态云图进行再现。改进随机中点位移法生成全闭合的2个基本数据场;运用锐化方法将第1个数据场生成边缘相对清晰、分布相对集中的云场;将云场进行平移和变形,得到受风场影响的动态变化的云图;将第2个数据场映射生成连续的大地;最终进行云图和大地叠加显示,实现航拍影像的模拟。仿真模拟算法在虚拟战场环境模拟软件中进行了应用,模拟仿真效果满足了系统的需要。

带有输入和输出队列的交换结构性能研究

用 FGN模型驱动仿真方法 ,研究了自相似业务对带有输入、输出队列的交换机的丢包率性能的影响 .实验结果表明 ,在一定的丢包率下 ,自相似业务需要的缓冲区长度要比传统排队论模型所需长度大得多 ;增加输出缓冲区长度可以极大地改善性能 ,但是 ,增加输入缓冲区长度并没有显著地提高性能 ,这是由于输入队列队首阻塞和到达业务的自相似性的联合效应所致 .这些结果对下一代交换机的设计具有重要的意义 .

基于随机分形的地形场景的研究

三维地形的计算机模拟是计算机图形学研究的重要领域之一,指出随机中点位移法的数学模型与真实地貌特征基本吻合,用分形技术中的随机中点位移法,在VisualC++和OpenGl环境下,实现了三维地形的仿真;为了使三维地形更具逼真性,采用纹理映射和光照映射来处理细节。实验结果表明应用这种方法生成的三维地形具有较好的真实感,算法简单、易于实现。

基于分形的三维海浪运动模拟算法

介绍了当前实现海浪模拟的不同方法,详细描述了基于分形理论的FBM(Fractal Brown Motion)即分形布朗运动中的随机中点位移算法原理,给出了分形三维海面的模拟生成算法,同时在考虑风力因素的条件下给出了三维海浪运动的几何模型和相应的模拟生成算法.为了弥补普通插值方法解决海浪跳变现象的不足,提出了一种多重动态不均匀插值方法,有效的减少了海浪跳变现象,并在VC++6.0和OpenGL环境下运用上述方法实现了三维海浪的模拟,具有较好的真实感和实时性.