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虚拟空间环境构建及红外成像仿真

作　者: 周旭
导　师: 易善桢
学　校: 华中科技大学
专　业: 系统分析与集成
关键词: 虚拟空间环境虚拟现实数字高程模型地形可视化连续细节层次红外辐射红外成像
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

虚拟空间环境技术作为一种认知技术,它不断的对传统的认知方式提出挑战,改变了以往获得地理数据的途径,并且提出了一种新的地理环境的表达方式,它对人类科技的进步与社会经济的发展的影响是显而易见的,因此对于虚拟空间环境的研究具有重要的意义。本文在构建虚拟空间环境的基础上进行红外成像仿真,以大规模场景数据组织,大规模场景可视化与红外仿真成像为研究主线。主要分为以下几个部分:1)本文以虚拟地理环境与虚拟现实技术为重点,综述了当前相关领域的研究进展,结合数字高程模型的概念,提出了构建虚拟空间环境的基本框架。2)本文研究大规模三维场景空间数据组织问题。本文根据海量数据的特点提出了大规模场景数据的数据结构及存储方式,对于DEM数据,子场景的地物数据以及纹理数据分别采用不同方式的数据分割与LOD预处理方式,采用场景金字塔索引机制+子场景地物的规则四叉树划分索引机制将大规模场景数据有效地组织起来,该索引机制能够有效的减少内存调用,提高数据查找的效率。3)本文研究大规模场景可视化的问题。本文建立了四叉树结构的多分辨率地形模型,对于网格裂缝修正,视景体裁剪,背面剔除问题进行了深入的研究并提出了改进的解决方法,提高了地形可视化效率4)本文研究基于复杂地形的红外成像仿真问题。本文结合DEM数据自身的特点利用蒙特卡洛计算方法,计算复杂地形条件下的太阳入射投影系数,再结合复杂地面的红外辐射强度的计算结果,完成复杂地形的红外场景的成像仿真。5)本文采用Oracle数据库作为空间数据库平台,将分块的纹理数据,地形数据以及模型数据存储于数据库中,利用vc++和OpenGL技术,建立起实时成像仿真平台。最后对本文的工作进行了总结,提出了相应的改进意见。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-14
  1.3 本文的主要工作及论文组织结构  14-15
2 虚拟空间环境的构建  15-22
  2.1 数字高程模型  15-16
  2.2 虚拟空间环境场景管理  16-17
  2.3 虚拟空间环境构建的相关技术  17-22
3 大规模三维场景数据组织  22-31
  3.1 数据组织方法概述  22-23
  3.2 数据结构与存储方式  23
  3.3 空间数据的分割与LOD 预处理  23-26
  3.4 大规模三维场景空间数据索引  26-31
4 大规模场景可视化的设计与实现  31-44
  4.1 海量地形数据的分块  31
  4.2 海量地形数据的分层  31-32
  4.3 基于LOD 海量地形可视化仿真  32-35
  4.4 大规模节点评价系统的建立  35-38
  4.5 网格裂缝的修正处理  38-40
  4.6 视景体裁剪  40-41
  4.7 背面剔除技术  41-44
5 基于复杂地形的红外成像仿真  44-55
  5.1 一维瞬态导热数学模型  44-46
  5.2 复杂地形的太阳入射投影系数的计算  46-47
  5.3 复杂地面的红外辐射强度计算  47-51
  5.5 复杂地形的红外场景实时仿真  51-55
6 基于虚拟空间的成像仿真系统的设计与实现  55-72
  6.1 仿真系统开发环境选择  55-60
  6.2 系统总体设计  60-62
  6.3 虚拟成像系统的主要功能的设计与实现  62-72
7 结论与展望  72-74
  7.1 结论与总结  72-73
  7.2 展望  73-74
致谢  74-75
参考文献  75-79

虚拟空间环境构建及红外成像仿真

内容摘要

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