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数字地貌晕渲技术的优化与实现

作　者: 陈艳丽
导　师: 孙群；李少梅
学　校: 解放军信息工程大学
专　业: 地图制图学与地理信息工程
关键词: 数字地貌晕渲优化坡度坡向光照模型光源色调
分类号: P283.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 76次
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内容摘要

数字地貌晕渲是在二维平面上显示地势形态起伏的主要方法,随着应用领域逐渐广泛,用户对晕渲图的表现力、艺术性和制作灵活性方面都有了更高的要求。如何在合理准确的塑造各种地貌形态的基础上,提高晕渲的表现力是当前数字地貌晕渲技术面临的主要问题。本文从地貌晕渲法的基本原理出发,针对目前数字晕渲技术存在的问题,结合对地貌特征的分析,研究并实现数字地貌晕渲技术的优化方法。主要内容包括:1.探讨地貌晕渲的基本原理和数字地貌晕渲相关技术。分析晕渲的三个基本原理:几何光学原理、半色调变化原理和空中透视原理在晕渲图制作中的作用;针对不同地貌类型,探讨晕渲所采用的不同地貌塑造方法;总结数字地貌晕渲的相关技术和制作过程。2.通过对地貌形态参数的概念、分类和作用的分析,研究与晕渲相关的地形参数的提取算法;论文通过对不同实验数据的对比,详细分析了不同坡度坡向算法的差异,提出在晕渲图制作中三阶差分算法的适用性较好;通过实验,分析总结不同地貌类型的地形参数特点和变化规律,为了解制图区域地貌类型和数据特点提供依据。3.阐述晕渲技术优化研究的必要性,提出优化研究相关的技术方法。研究主要包括利用地形特征点线的提取算法、缓冲区算法和双线性插值算法研究实现优化范围的确定并保证色调变化的自然过渡;探讨Lambert反射模型和基于坡向的光照模型两种光照模型,分析了它们的差别和各自的优缺点,提出晕渲光照模型的选择方法;通过对地形参数的统计分析合理选择晕渲的光源,归纳总结光源选择可能出现的四种情况;分析色调调整的意义、作用和应用情况等,提出利用坡度、去噪处理划分平地面范围,调整平地面色调的方法。4.应用所研究的晕渲优化技术,编程实现相应的晕渲制作系统,并对系统的功能和利用系统制作晕渲图的基本过程进行介绍。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-8
第一章绪论  8-12
  1.1 研究背景  8-9
  1.2 地貌晕渲的发展和研究现状  9-10
    1.2.1 地貌晕渲的研究现状  9
    1.2.2 数字地貌晕渲目前存在的主要问题  9-10
  1.3 研究的主要内容和论文的组织结构  10-11
    1.3.1 研究的主要内容  10
    1.3.2 论文的组织结构  10-11
  1.4 本章小结  11-12
第二章地貌晕渲基本原理与数字地貌晕渲相关技术  12-20
  2.1 地貌晕渲的基本原理  12-13
    2.1.1 几何光学原理  12
    2.1.2 半色调变化原理  12-13
    2.1.3 空中透视原理  13
  2.2 晕渲对地貌形态的塑造  13-16
    2.2.1 各种地貌形态的塑造方法  13-15
    2.2.2 晕渲对地貌形态塑造方法小结  15-16
  2.3 数字地貌晕渲相关技术及实现过程  16-19
    2.3.1 数字地貌晕渲实现思想  16
    2.3.2 数字地貌晕渲的实现过程  16-17
    2.3.3 数字地貌晕渲的数据基础  17-18
    2.3.4 数字地貌晕渲数学基础控制  18
    2.3.5 数字地貌晕渲的输出  18-19
  2.4 本章小结  19-20
第三章地貌晕渲相关地形参数研究  20-38
  3.1 概述  20-21
  3.2 基本地形因子的提取  21-34
    3.2.1 坡度坡向的提取  21-32
    3.2.2 坡度变化率的提取  32
    3.2.3 地形起伏度的提取  32-34
  3.3 地形参数与地貌类型的关系  34-36
  3.4 本章小结  36-38
第四章相关技术优化研究  38-62
  4.1 优化研究的主要技术  38-39
  4.2 晕渲优化范围的确定  39-47
    4.2.1 地形特征点线的提取  40-45
    4.2.2 优化范围的建立和边界色调的过渡  45-47
  4.3 晕渲光照模型的分析和研究  47-52
    4.3.1 Lambert反射模型  47-49
    4.3.2 基于坡向的光照模型  49-50
    4.3.3 基于坡向的光照模型与Lambert反射模型的对比分析  50
    4.3.4 不同光照模型的应用  50-51
    4.3.5 空中透视效果模拟  51-52
  4.4 晕渲光源的选择调整  52-57
    4.4.1 晕渲光源的选择  53-54
    4.4.2 光源选择调整的应用情况分析  54-57
  4.5 晕渲图色调调整  57-61
    4.5.1 色调调整的意义和作用  57
    4.5.2 平地面的色调调整  57-60
    4.5.3 色调调整的其他应用  60-61
  4.6 本章小结  61-62
第五章系统研制与实验  62-68
  5.1 系统功能介绍  62-65
    5.1.1 地貌形态参数提取及统计分析部分  62-63
    5.1.2 晕渲图制作部分  63-65
  5.2 实验  65-68
    5.2.1 地貌形态参数提取分析  65-67
    5.2.2 晕渲图制作  67-68
第六章总结与展望  68-70
  6.1 工作总结  68
  6.2 下一步需要研究的内容  68-70
参考文献  70-72
作者简历攻读硕士学位期间完成的主要工作  72-73
致谢  73

数字地貌晕渲技术的优化与实现

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