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三维重建技术在数字化煤场中的应用研究

作　者: 马爱莉
导　师: 范会敏
学　校: 西安工业大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 三角剖分 数字高程模型 不规则三角网 体积测量 OpenGL
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


煤场储煤量的盘点是火电厂燃煤管理的一个重要组成部分,关系到火电厂煤耗的计算和经济性指标。目前国内大多数火电厂仍采用人工盘煤的方法测量煤场的储煤量：即先用推煤机整形煤堆,人为地推成规则形状,再用经纬仪和皮尺人工丈量整形后的煤堆,然后凭经验估算出近似的储煤量。这种盘煤方法不仅浪费人力物力,而且测量结果精度差,不利于提高管理水平,不利于提高经济效益。因此快速准确的盘点火电厂的储煤量,是人们一直期待解决的实际问题。本文通过对煤堆表面的散乱点数据进行分块处理、三角剖分、构建数字高程模型DEM,实现了煤场储煤量的测量与煤堆的可视化。通过对散乱数据三角剖分方法的分析,阐述了Delaunay三角剖分的三种算法,总结出一种新的Delaunay三角剖分算法,并用C++语言予以实现。通过生成的Delaunay三角网,构建了不规则三角网TIN模型,它是数字高程模型DEM中最基本和最重要的一种模型。在TIN模型上,根据微三棱柱体积累加的原理进行煤堆体积计算,实现了煤场储煤量快速而准确的盘点,同时用OpenGL作为三维图形的可视化工具,实现煤堆三维立体图绘制中的表面纹理以及光照环境下的阴影等真实感效果。经过程序的编制、调试和反复测试,证实该程序成功地实现了上述功能,验证了其方法的正确性与实用性。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-10
  1.1 课题研究背景和意义  7-8
  1.2 盘煤技术研究现状  8-9
    1.2.1 国内研究概况  8-9
    1.2.2 国外研究概况  9
  1.3 主要研究内容及环境  9
  1.4 本章小结  9-10
2 三维重建数据处理  10-19
  2.1 三维重建方法  10-14
    2.1.1 三维重建方法发展和应用  10-12
    2.1.2 三维重建问题特点分析  12
    2.1.3 三维重建关键技术  12-14
  2.2 散乱数据  14
  2.3 数据预处理  14-17
    2.3.1 数据简化  14-15
    2.3.2 数据分块  15-17
  2.4 数据格式转换  17-18
  2.5 本章小结  18-19
3 三角剖分的相关理论及实现  19-38
  3.1 三维空间到二维平面的映射  19-20
    3.1.1 确定法向矢量  19-20
    3.1.2 建立切平面  20
  3.2 二维平面三角剖分  20-23
    3.2.1 平面三角剖分定义  20-21
    3.2.2 Voronoi图  21-23
  3.3 Delaunay三角剖分  23-31
    3.3.1 Delaunay三角剖分定义及性质  23-24
    3.3.2 Delaunay三角剖分优化准则  24-26
    3.3.3 Delaunay三角剖分现有的主要算法  26-31
  3.4 Delaunay三角网实现算法  31-37
    3.4.1 凸壳分插合并算法  31-32
    3.4.2 算法描述  32-35
    3.4.3 实现算法的数据结构  35-36
    3.4.4 实现结果分析及应用  36-37
  3.5 本章小结  37-38
4 基于数字高程模型的煤堆测量  38-44
  4.1 数字高程模型DEM  38-40
    4.1.1 规则格网GRID模型  38-39
    4.1.2 不规则三角网TIN模型  39-40
  4.2 煤堆储量计算  40-43
    4.2.1 体积测量原理  41
    4.2.2 体积计算过程  41-42
    4.2.3 计算储煤量  42-43
  4.3 本章小结  43-44
5 基于OpenGL的煤堆三维重建  44-51
  5.1 三维可视化工具  44-45
  5.2 基于MFC的OpenGL编程  45-47
    5.2.1 构建绘制环境  45-46
    5.2.2 利用MFC创建应用程序  46-47
  5.3 基于TIN模型的煤堆重建  47-50
    5.3.1 设置场景  47-48
    5.3.2 TIN模型映射  48
    5.3.3 TIN三维显示  48-50
  5.4 本章小结  50-51
6 结论  51-53
参考文献  53-56
攻读硕士学位期间发表的论文  56-57
致谢  57-59

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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