海洋是一個(gè)巨大復(fù)雜、各類因素相互影響,多類過(guò)程彼此作用的時(shí)變系統(tǒng)。我國(guó)擁有廣闊的海洋國(guó)土面積,海洋擁有豐富的海洋資源,主要包括海洋生物,海底蘊(yùn)藏的礦產(chǎn)、石油,以及海水運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的能量。海洋水質(zhì)環(huán)境的變化必定會(huì)影響我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。對(duì)海洋水質(zhì)數(shù)據(jù)的展示和監(jiān)控能夠在一定程度上控制和改善我國(guó)的海洋環(huán)境,對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境的管理具有重大的意義。本文主要從海水繪制、浮標(biāo)合并、熱力圖等方面進(jìn)行論述,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)三維可視化平臺(tái),用于對(duì)實(shí)時(shí)海洋水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和展示。主要工作如下:1.針對(duì)在海水的模擬繪制,本文采用基于統(tǒng)計(jì)波模型的方法來(lái)模擬海面的波動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)海面的真實(shí)感,本文采用基于物理的各項(xiàng)異性BRDF光照模型來(lái)實(shí)現(xiàn)光照效果,根據(jù)菲涅爾現(xiàn)象將海水的反射顏色與折射顏色結(jié)合起來(lái),最后配合光照實(shí)現(xiàn)逼真的3D海水繪制效果。2.針對(duì)三維可視化平臺(tái)中浮標(biāo)重疊的問(wèn)題,本文提出了一種基于視點(diǎn)變化的浮標(biāo)合并方法。本文先提出重疊浮標(biāo)的合并規(guī)則,然后將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為求解連通子圖,再通過(guò)改進(jìn)的并查集算法來(lái)對(duì)浮標(biāo)進(jìn)行分類與合并,最后生成新的浮標(biāo)圖標(biāo),并顯示重疊浮標(biāo)的數(shù)目。3.針對(duì)浮標(biāo)對(duì)應(yīng)海域的水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果,在虛擬地球表面生成并繪制熱力圖。本文在Delaunay三角剖分算法的基礎(chǔ)上,提出了基于邊界約束的Delaunay三角剖分算法,并細(xì)化了三角網(wǎng)格。本文先將數(shù)值映射到HSV顏色空間,然后再轉(zhuǎn)換到RGB顏色空間,最后將每個(gè)頂點(diǎn)賦予顏色,每個(gè)三角形內(nèi)漸變填充,形成一個(gè)關(guān)于評(píng)價(jià)值信息的熱力圖。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程中,本文利用數(shù)據(jù)庫(kù)連接池獲取數(shù)據(jù)庫(kù)的海洋水質(zhì)數(shù)據(jù),通過(guò)曲線圖展示水質(zhì)數(shù)據(jù),并按照設(shè)定的評(píng)價(jià)模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
【學(xué)位單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP391.41;X834
【部分圖文】：

(a) 隨機(jī)噪聲紋理 (b)Perlin 噪聲紋理圖 2-1 噪聲紋理計(jì)算機(jī)圖形學(xué)應(yīng)用中，噪聲通常是偽隨機(jī)的，每次生成的結(jié)果應(yīng)該符合一定Perlin 提出的噪聲函數(shù)以 Noise()表示，Noise()具有以下三條性質(zhì)： 對(duì)于旋轉(zhuǎn)的統(tǒng)計(jì)不變性（無(wú)論怎樣旋轉(zhuǎn)它的域，它都具有相同的統(tǒng)計(jì)特征 對(duì)于平移的統(tǒng)計(jì)不變性（無(wú)論怎樣平移它的域，它都具有相同的統(tǒng)計(jì)特征 高頻分量受限。生成紋理圖像方面，Noise()具有很好的自相似效果，噪聲的偽隨機(jī)特性不會(huì)移的影響而丟失。于噪聲圖像的合成方法是將圖像中某個(gè)坐標(biāo)的灰度值代表高度。海面網(wǎng)格上個(gè)頂點(diǎn)，為了避免每個(gè)頂點(diǎn)的高度值，可以采用合適的插值函數(shù)函數(shù)來(lái)進(jìn)行二維的情況為例，如圖 2-2 所示，設(shè)點(diǎn) P 的坐標(biāo)為(x, y)，它將平面分為 4 個(gè)

圖 2-1 噪聲紋理學(xué)應(yīng)用中，噪聲通常是偽隨機(jī)的，每次生成的結(jié)果應(yīng)該符的噪聲函數(shù)以 Noise()表示，Noise()具有以下三條性質(zhì)：的統(tǒng)計(jì)不變性（無(wú)論怎樣旋轉(zhuǎn)它的域，它都具有相同的統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)不變性（無(wú)論怎樣平移它的域，它都具有相同的統(tǒng)受限。像方面，Noise()具有很好的自相似效果，噪聲的偽隨機(jī)特丟失。的合成方法是將圖像中某個(gè)坐標(biāo)的灰度值代表高度。海面了避免每個(gè)頂點(diǎn)的高度值，可以采用合適的插值函數(shù)函數(shù)為例，如圖 2-2 所示，設(shè)點(diǎn) P 的坐標(biāo)為(x, y)，它將平面分

(a) 隨機(jī)噪聲函數(shù)生成的波形 (b) Perlin 噪聲函數(shù)生成的波形圖 2-3 不同噪聲函數(shù)生成的海浪波形圖基于噪聲函數(shù)模擬海面波動(dòng)，是一種相對(duì)粗糙的方法。即使采用 Perlin 噪聲函形也較為單一，也難以模擬出較復(fù)雜的波動(dòng)效果。但基于噪聲函數(shù)的方法實(shí)運(yùn)行效率高，在某些對(duì)真實(shí)性要求不高、硬件配置相對(duì)低的環(huán)境中具有一定于 Gerstner 波模型的方法的形狀在理想狀態(tài)下接近于正弦波，但實(shí)際的水波往往是波峰較窄，波谷較寬弦波來(lái)模擬水波的形狀，需要對(duì)其進(jìn)行變換：sin( ) 1( ) 22kxf x 弦函數(shù)的值域從[-1, 1]變換到[0, 2]，波谷的值為 0，波峰的值為 2。由于冪運(yùn)
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本文編號(hào)：2877418