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基于图像仿真的三维场景建模及可视化方法研究

作　者: 刘士宽
导　师: 郭增长
学　校: 河南理工大学
专　业: 测绘科学与技术
关键词: 图像仿真 三维建模 色度值 光子追踪 可视化
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 94次
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内容摘要


图像仿真是论证基于新型传感器的对地观测技术可行性的一种有效手段,这一领域的热点和难点是基于地面三维场景模型的图像仿真。因此,快速、准确的建立地面三维场景模型是研究的重中之重。本文正是基于此开展研究,旨在找出一种方法能够快速,有效的建立地面三维场景并实现可视化。本文选取北京奥运科学园区内的中国科学院遥感应用研究所西侧的房屋建筑、树木、草地、道路等地物场景作为研究对象,进行三维场景建模;引入色度学原理,建立地物光谱反射率与颜色值之间的函数关系,得到各地物表面颜色RGB值,以作为POV-ray光子追踪可视化时输入的参数信息。(1)利用MATLAB语言编写三维场景生成程序。由于不同地物具有不同的辐射特性,因此三维场景必须按不同地物种类保存为不同的三角形文本文件,并编写场景扩展的程序,以解决数据量庞大而导致计算效率低的不足。(2)引入色度学原理,建立色度坐标系统的转换关系,求算得到地物颜色RGB值,作为场景可视化的输入参数。(3)采用POV-ray光子逆向追踪软件模拟遥感传感器成像过程。通过坐标转换关系,将三角形文本文件转换为POV-ray可读取的信息;输入基于色度学原理得到的地物颜色RGB值,进行最终的三维场景可视化;并对场景的热辐射特性进行分析,以证明场景模拟的合理性。(4)介绍了地物模型工具箱的构建与使用。将本文所研究的建模方法集成到此工具箱中,能够快速地生成所需要的各类地物模型单元。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-9
1 引言  9-19
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 研究的目的和意义  10-11
  1.3 国内外的发展现状  11-16
    1.3.1 植被结构的计算机模拟  11-15
    1.3.2 基于植被结构的可视化  15-16
  1.4 文章结构组织  16-19
2 色度学理论  19-31
  2.1 颜色分类  19-21
  2.2 CIE 色度计算方法  21-23
  2.3 利用光谱反射率实现物体色度计算  23-25
  2.4 色度值到RGB 颜色的转换  25-29
    2.4.1 格拉斯曼颜色混合定律  25
    2.4.2 CIE 1931-RGB 系统  25-26
    2.4.3 CIE 1931-XYZ 标准色度系统  26-27
    2.4.4 两色度系统的转换  27-29
  2.5 本章小结  29-31
3 三维模型的建立  31-51
  3.1 场景生成过程  31-46
    3.1.1 草地和作物场景的生成  34-40
    3.1.2 树木场景的生成  40-42
    3.1.3 房屋场景的生成  42-45
    3.1.4 河流和道路场景的生成  45-46
  3.2 三角形的存储  46-47
  3.3 场景的扩展  47-49
  3.4 本章小结  49-51
4 基于 POV-ray 的场景可视化  51-65
  4.1 POV-ray 简介  51-54
  4.2 MATLAB 到POV 坐标系的转换  54-56
    4.2.1 POV 坐标系统  54-55
    4.2.2 MATLAB 坐标系统  55-56
    4.2.3 MATLAB 到POV-ray 的坐标转换  56
  4.3 各类地物颜色值的计算  56-60
  4.4 三维场景的可视化  60-62
  4.5 对可视化结果的分析  62-64
  4.6 本章小结  64-65
5 三维地物模型工具箱的制作与使用  65-73
  5.1 地物模型的分类  65
  5.2 模型的生成和模型的保存  65
  5.3 工具箱的制作与使用  65-71
  5.4 本章小结  71-73
6 结论  73-75
  6.1 结论及创新  73-74
    6.1.1 结论  73
    6.1.2 创新  73-74
  6.2 展望  74-75
参考文献  75-79
附件  79-91
  （一） 标准照明体A、C、D_(50)、D_(55)、D_(65)、D_(75)相对光谱功率分布，300～830nm  79-83
  （二） CIE 1931-XYZ 三刺激值及色度坐标  83-87
  （三） 判断叶片是反射还是透射的POV 代码  87-89
  （四） POV-ray 可视化光线追踪模型示例代码  89-91
作者简历  91-93
学位论文数据集  93-94
详细摘要  94-96

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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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