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《华中科技大学》 2004年
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地形轮廓线三维表面重建算法研究

吴松峻  
【摘要】:随着水下激光技术和科学可视化技术的发展,海底地貌绘制技术日益成熟,采用具有较高分辨率和较远作用距离的蓝绿激光距离选通水下成像系统,对海底进行探测,获得一系列多距离图像,从而绘制出海底地貌。本文是基于国家自然科学基金资助项目60272099《激光水下三维成像新方研究》而展开研究的。论文研究的内容是通过得到的一序列海底地形轮廓线恢复出海底的三维地貌,主要涉及地形轮廓线图像的获得、轮廓线图像层间插值、数据的压缩、地形表面重建。论文的主要研究工作如下: 1.论述了激光水下距离选通成像系统的原理,并根据激光水下距离选通成像系统的距离选通的特性和海底地貌的特点,用数字高程图模拟了激光水下成像的多距离图像。 2.轮廓线插值。由于得到的序列轮廓线数据在Z方向的分辨率小于X、Y方向的分辨率,水下多距离图像相邻两层的地形轮廓线形状变化较大,为达到满意的三维表面重建效果,关键技术在于轮廓线之间的插值,使得某层的轮廓线自然过渡到与其相邻的另外一层轮廓线。论文讨论和比较了几种插值方法,引入傅立叶描述子对轮廓线进行插值;根据小波多分辨率思想,提出一种新的插值方法,对轮廓线进行多尺度小波分解,在不同尺度下对轮廓线进行不同的插值。 3.轮廓线压缩。通过插值得到一序列Z方向分辨率足够高的轮廓线,在满足三维表面重建需要的同时也使得数据量大大的增加,因而不可避免的要进行数据的压缩。研究了地形轮廓线的分形特性,通过迭代函数系统来描述轮廓线,大大压缩了轮廓线数据。 4.最后讨论了地形表面重建的几种方法,根据实际情况,采用基于体数据移动立方体方法对轮廓线进行三维表面重建。
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