免费论文摘要：动静液体数据搜集与建立模型本领接洽

运用计划机本领来传神模仿搀杂的天然局面是计划机图形学与假造实际范围中一个要害的接洽目标。液体动作如实寰球中普遍生存且罕见的一种天然局面，与咱们的处事和生存休戚相关。所以，怎样赶快灵验地实行对百般液展现象的如实感建立模型与绘制变成了一个艰巨而又极具吸吸力的题目。传神的液展现象建立模型不妨为数字媒介、底栖生物调理、情况气象等关系科学接洽范围供给要害的可视化本领，具备要害的表面意旨和运用价格。暂时，液体建立模型本领大概上不妨分为两类：鉴于物理的液体建立模型本领和鉴于搜集图像的液体建立模型本领。鉴于物理的本领普遍运用流膂力学、大海学等学科的物理顺序和疏通模子，经过数值计划的本领，求解各别功夫液体的疏通状况。鉴于搜集图像的本领是运用搜集摆设径直获得液体各别功夫的好多样式，并运用图像间的联系回复液体的好多模子。两类本领各具特性：鉴于物理的本领实用于模仿疏通较为搀杂且范畴较广难以搜集的液体疏通；鉴于搜集图像的本领因其简化了搀杂的模子推导，所以更实用于疏通对立大略且计划简单的液体疏通。正文在国度天然科学基金名目“动静介入介质建立模型本领接洽(61272348)”和上海市天然科学基金名目“物体外表搀杂材料质量曲射属性建立模型本领接洽 (4102037)”帮助下，以液体疏通为接洽东西，以如实模仿液体疏通局面为目的，打开了动静液体数据搜集与建立模型本领的接洽处事。因为人的肉眼能径直查看到的液体疏通局面重要反应在海面上，所以海面模仿功效能否如实是液体建立模型的一个要害确定规范。正文辨别对准三种各别的典范运用场景接洽了相映的建立模型本领，囊括：符合于小范围大略海面疏通场景的，能高效且精确地回复海面三维模子的鉴于搜集数据的海面重修本领；符合于小范围搀杂海面疏通场景的，鉴于流体遏制方程的液体及时建立模型本领；符合于大范围球面海疆场景的，鉴于大海学体味模子的海面建立模型本领。正文重要接洽功效如次： (1) 研制了以多台高速相机为中心的动静海面数据搜集体例，由硬件和软硬件两局部构成。硬件摆设重要囊括可同步的高速相机、高速数据保存摆设、光源、围盘格等。同声提出了相映的多相机同步、海面特性索取以及特出情景下的数据处置等算法。个中，海面特性索取算法以如实搜集的图像数据和相机参数动作输出，不妨辨别、蹑踪海面特性点并索取其个性与分别。搜集数据处置是按照各别介质的光学传递个性以及搜集截止中单帧图像内和多帧图像序列间的贯串性，举行特性点检验和测定、海面典型确定和未知特性点建设。 (2) 提出了一种鉴于搜集数据的动静海面重修算法，经过搜集的图像序列回复海面各点的莫大场和法向量消息，进而获得动静海面三维模子。提出了一种鉴于FFT的海面疏通模子，该模子运用动静海面重修截止，实行了可交互的海面模子编纂。经过试验与本质运用表白，该接洽中的搜集体例安排和搜集计划安排有理，提出的海面重修本领和海面编纂本领不妨精确回复海面模子且不妨动静编纂海面。 (3) 提出了一种鉴于半拉格朗日的液体建立模型本领。该本领从流体能源学中典范的Navier-Stokes方程发端，经过求解结构的Poisson方程获得每一功夫步长的数值解，从而透彻启动粒子疏通以建立如实液体外表。之后，运用液体外表蹑踪及Marching Cubes本领对液体外表举行重修，天生了如实的液体外表模子。该本领是一种鉴于物理的本领，并贯串了网格法与粒子法的各自上风，对于较搀杂的海面建立模型不妨获得较好的功效，其如实性与计划功效获得了试验的考证。 (4) 提出了一种鉴于球面包车型的士海面建立模型本领。该本领将保守的鉴于Perlin噪声的平面海面建立模型本领举行矫正，贯串了按照实地测量数据创造的与经纬度关系的海面基准面，运用莫大场模子，结构了球面动静海面模子，以实用于大范畴海疆的模仿。在绘制进程中提出了一种鉴于投影的自符合网格采集样品算法，以满意球面海面包车型的士绘制需要，并贯串海面普照模子，使得绘制截止越发传神。同声，运用了GPU本领，大大加速了球面海面绘制的速率。试验表白，海面建立模型与绘制本领不妨对球面海面精确模仿且绘制功效不妨到达运用的基础诉求。

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