基于位移映射的非规则军队标号绘制算法

为了解决三维非规则军标与地形的叠加问题,提出一种基于位移映射的军队标号绘制算法.首先在GPU片元着色器中对地形进行平滑过滤,滤除局部细节而保留地形起伏的主体趋势,将处理结果实时绘制成位移映射纹理;然后由非规则军标的控制点集生成军标二维外轮廓,用之裁剪一次NURBS表面生成平面的军标网格;最后在GPU顶点着色器中依据绑定的位移映射纹理位移军标网格上各顶点,以达到地形匹配的目的.实验结果表明,该算法可使非规则军标合理地匹配上三维地形,且运算效率高,能满足交互编辑以及动态推演的实时要求.     

三维静态军标的实时生成与标绘

三维静态军标的生成与标绘是军事信息可视化系统的重要内容,生成与标绘方法的优劣直接关系到可视化系统的运行效率和执行效果.在现有方法的基础上提出了一种结合实体模型和公告板技术的实时生成与标绘三维静态军标的方法.难点在于将GDI实时生成的二维军标图像经过提出的一种图像算法的处理产生公告板待显示的具有三维效果的军标图像.实验结果表明该方法的三维军标标绘速度快,占用内存空间小,在应用场景中三维军标的战术意义明确,真实感、立体感强,很好地满足了实际可视化系统的需求.     

三维标号的实时矢量生成技术

针对战场态势三维场景下标号的生成方法进行了研究,提出以现有的二维标号算法为基础,通过对该算法输出的二维绘制基础图元进行分解和坐标变换,获得标号的三维绘制基础图元,然后在OpenSccneGraph (OSG)中构造出所有的三维绘制基础图元,组合成三维标号;整个构造过程中不需要对点标号及线面标号做区别对待,所有标号都采取统一的矢量生成方法.实验结果表明,使用该方法生成的三维标号能继承原有二维标号的处理算法,达到很好的三维显示效果.     

三维图形重建算法的仿真研究

研究实物数字化逼近真实性问题,在单幅二维工程图形重建三维图形时,传统上采用直接恢复深度信息方法进行低维到高维重建,是一个典型“病态”问题,三维图形重建准确度低.为了提高三维图形重建准确度,提出一种支持向量机的三维图形重建算法.首先对二维工程图形进行预处理,然后提取角点和结构特征作为支持向量机输入,通过支持向量机学习对二维工程图形进行识别;最后将识别结果与标准模型库进行匹配重建三维图形轮廓结构,并进行渲染得到三维图形.仿真结果表明,改进算法很好地解决了传统方法存在的“病态”难题,采用单幅图形可以重建得到逼近真实物体三维图形,是一种有效的、准确度高的三维图形重建算法.     

基于改进Qsplat算法的三维动态积云模拟研究

尽管人们对云模拟进行了大量研究,但是现有的云模拟算法很难在保证实时性的情况下得到真实感较强的云图形。针对这个问题,提出一种结合Qsplat算法与IFS算法的粒子系统的积云模拟方法,并考虑了积云的结构特点。首先,基于Qsplat算法的细节层次树型结构建立树型结构粒子系统,加速粒子系统搜索速度;然后,对距离视点较近的粒子使用IFS迭代函数系统算法增加层次包围球树的层次以丰富云体局部细节来建立云的外形;最后,使用球形图元映射二维纹理进行云的绘制。最终实现了三维动态积云的快速实时模拟。实验结果表明,该方法能够快速地生成实时三维动态积云图形,图形真实感强。     

多视立体密集匹配点云的三维TIN构建算法

针对多视立体密集点云(航空影像多视匹配得到的点云)数据海量、分布散乱造成构建三维TIN(Triangulated Irregular Network)效率低、错误率高以及适应性低的问题,提出一种自适应多视立体密集匹配点云的三维TIN的构建算法。该算法对二维构网方法进行改进,使算法适应不同地形的三维TIN构建。算法首先对密集匹配得到的点云进行自适应的分块索引,快速构建第一个三角形,然后对使用次数为1的边进行排序,对优先级最高的边进行扩展,生成新的三角形。在构建新三角形的过程中,为了避免三维空间内三角形的空间相交或包含(一定角度范围内),引入快速空间三角形相交检测方法,同时引进封闭点、封闭边以及封闭块的概念,动态删除封闭的点和封闭边,减少搜索次数,加快三维三角形的构建过程。实验结果表明,该算法对于城市地区起伏较大的地区构建的三维TIN,具有很高的适应性和效率。     

动态变形表面的四维测量

提出一种在双目视觉中利用随机三角形纹理进行动态变形表面四维测量的方法。生成随机的三角形纹理,将纹理转印到纸、布等需要进行测量的对象表面上;用标定的两个同步相机拍摄表面的动态变形过程,获得两个同步的图像序列。使用提出的方法,检测每个图像上的三角形;使用提出的三角形描述符和三角形极线约束方法,匹配第一帧图像上的三角形,并根据匹配的结果,测量物体表面在第一帧中的三维信息;根据所测的信息生成每个三角形的局部三维拓扑结构;在两个同步的图像序列中追踪三角形,得到四维测量的结果,并且利用局部拓扑结构检测并修复出现的错误。模拟实验、实际数据实验,验证了该方法的有效性和可行性。     

动态军标符号的实现方法研究

针对战场指挥系统中军标符号编辑和标绘模块里的难点--动态军标符号的生成问题进行了研究.并着重就动态军标生成中的关键--控制点的生成问题针对两类不同的动态军标符号给出了不同的控制点生成方法.实验结果表明此方法能够方便快捷的实现动态军标符号,较好的满足了实战中对动态军标符号编辑与标绘的需要.     

基于动态特征模板匹配的ARToolKit三维注册

针对ARTool Kit三维注册易受光照、遮挡以及旋转变化的影响,提出一种基于动态特征模板匹配的ARTool Kit三维注册方法。通过对摄像头摄入的一帧视频二值化处理后形成的模板图片采用ORB算法检测特征点;然后采用动态特征模板匹配技术进行特征模板匹配;最后计算出三维注册矩阵来将虚拟信息叠加到现实世界中。将Open GL生成的虚拟信息叠加仿真实验,并将该方法与ARTool Kit注册方法对比。仿真结果表明,复杂环境条件下动态模板匹配算法具有较高的实时性和标识物识别率,且基于动态特征模板匹配的ARTool Kit注册具有良好的稳定性和鲁棒性。     

面向三维重建的加工基准匹配技术研究

基于加工基准的匹配是制造毛坯动态演变序列三维模型重建过程中的关键点,在前驱三维工序模型投影视图与当前工序图已关联的前提下,通过分析加工基准的类型和特点,结合二维工序图表达形式,提出加工基准的获取方式及基准三元图形这一概念,同时结合这个概念介绍了加工基准匹配算法.最后通过实例验证该算法的可行性和有效性.     

面向通信态势的三维标号生成

传统标绘以二维为基础,在平面上绘制标号再放到三维球上,使得表示复杂联系关系时,贴地存在明显遮挡问题且绘制性能低以及不同高度的空间联系难以表达。本文引入球面细分曲线和贝塞尔曲线,对传统标绘中坐标转换进行修改,采取分割出子线绘制图元的方法,利用子图元模拟网络攻击、电子干扰等真实效果提高视觉辨识,并由de Casteljau算法证明并计算得出三段贝塞尔曲线,加速图元计算过程。新生成的标号能够解决标号贴地遮挡和空间标绘的问题,大大提升贴地绘制效率,使得联系关系态势展示具备实用性。     

基于原模型的不规则队标的三维可视化方法

三维态势可以形象逼真地显示战场态势,线状和面状不规则队标的处理是其中的重点和难点.提出了一种基于原模型的通用三维队标可视化方法,该方法以原模型作为队标显示的平台,队标的几何形态使用纹理来反映,具体实现了静态、动态原模型的地形匹配和路径匹配以及二维队标图形到原模型的纹理映射.实际应用表明,该方法具有良好的可视化效果,可以方便地处理所有类型的不规则队标,具有通用、简单、灵活、效率高的特点,可用于各种三维态势处理系统中.     

基于序列图像的三维重构

提出了一种基于序列图像的三维重构方法。在相机标定的基础上,利用两幅图像间的匹配关系得到一个初始的三维模型,然后利用剩余图像与初始模型间的匹配关系,采用反投影映射的方法计算出剩余图像的外方位元素。最后经过稠密匹配、三角剖分和纹理渲染得到物体的三维模型。实验结果表明,相机标定精度较高的情况下,采用该算法能够得到较低失真的三维模型。     

面向手绘军标图形的旋转自由识别方法

目的在笔式态势标绘应用中,识别手绘点状军标图形面临着图形类别多、图形类别之间相似度高、绘制方向可变等挑战。针对这些困难提出一个面向手绘军标图形的旋转自由识别方案,以识别图形类别和方向角为目标。方法首先通过旋转不变的粗分类缩小候选类别范围,然后估计待识别图形与模板图形间的方向夹角并将二者旋转对齐,最后用细化区分方法识别高相似度的图形类别。采用一种结合图形采样点空间分布和局部方向信息的方向Zernike矩特征描述图形样本,通过匹配方向Zernike矩可实现粗分类和旋转角估计。结果实验结果表明本文方法的分类准确率和角度估计精度均明显优于基于传统Zernike矩的识别方法。结论该方法可有效应用于对在线手绘军标图形进行旋转自由识别的场合。     

图像和视频的低多边形渲染

低多边形是近来艺术设计界的热门风格。为了提高图像和视频低多边形风格化的质量,提出一种基于边缘特征和超像素分割的图像和视频低多边形渲染方法。首先提取相邻超像素的交点以及对特征边和超像素边界的差集的均匀采样点作为三角网格顶点,并执行Delaunay三角剖分来生成初始三角网格;然后采用带约束的二次误差度量方法对生成的网格进行简化,以生成最终三角网格;最后对三角网格填充颜色,得到了具有低多边形风格的图像。对于视频低多边形渲染,使用时间一致性超像素跨帧跟踪同一对象的相同部分,以建立视频帧之间的关联,降低视频渲染后的抖动。此外,采用视频分割方法分割视频中的移动对象,获得移动对象与背景之间不同密度的采样点,对移动对象进行渲染获从而得到视频的局部风格化效果。实验结果表明,所提方法能够生成具有较好视觉效果的低多边形渲染结果。     

符号M阵列面结构光窗口匹配方法研究

为了提高符号M阵列面结构光检测中符号匹配的准确性,研究了窗口匹配方法,提出了一种窗口扩展匹配法来实现符号匹配,该方法使用3x3窗口.因此窗口可能的状态增至99种,大大降低由于个别符号误识别造成窗口误匹配的概率,从而使得拍摄回的模式图像中的符号基本上得到准确的匹配,将为课题组后续的三维曲面重建提供了坚实的基础.     

一个新的基于3D纹理映射及Shear-warp变换的快速体绘制方法

介绍了一个新的基于纹理映射及Shear-warp变换的快速体绘制方法。所提出的方法吸收了纹理映射方法的长处，通过纹理硬件的加速，并在纹理装载时提出了可适应性的纹理分割方法，使该算法不受纹理内存的限制。在进行纹理映射时，通过剪切（Shear）变换和三维图象的分割，加快给制速度。与多种经典的快速体绘制方法进行测试比较，该方法达到了交互的效果和更高的绘制速度。     

基于多候选的数学公式识别系统

提出了一种基于多候选方法的数学公式识别系统.该系统主要包括公式图像预处理,多候选公式符号分割和多候选公式结构分析3个部分.在公式符号切分中,使用3次动态规划方法对公式图像进行多候选公式符号切分.在公式结构分析中,采用层次结构方法多候选分析公式符号间的结构关系,然后使用LaTex格式和MathType格式表示数学公式的识别结果.为了确定符号间的空间位置关系,建立了符号的空间关系模型.在3268个公式图像组成的测试集上取得了78.2%的公式分析正确率.