多源信息实时融合的实景还原及其应用

论文摘要

水资源调配以及水利工程建设和管理的各种措施是防止洪水、干旱所可能造成的灾害，保证人类社会和自然生态的良性和可持续发展的基础。今天，这些措施的实现，极大地依赖于信息技术及其应用水平的提高。 水情、工情等数据是防汛防旱、水资源调配和水利工程建设和管理的决策依据。如何直观、实时地展现这些数据所表征的物理对象，是能否快速、正确决策的重要措施，三维图形仿真是实现上述目标的一种有效方法。 论文虽然也是通过三维动画仿真来直观地描述数据所表征的物理对象的实时工况，但是，由于采用了水位、闸位数据的自动实时获取，因而保证了三维仿真的时效性，较之传统的静态仿真能更有助于为水资源调配、水利工程建设和管理提供决策依据。 较之水资源调配仿真的传统技术和应用，论文着重围绕水资源信息和建筑物运行信息的实时获取、人工场景和自然场景叠加，以及仿真效率和逼真感的有机结合等方面进行了较为全面、深入的研究。其中，通过对图像的识别获取水位、闸位数据、自然河道的数字化生成和高精度拟合、客户化的场景叠加技术等，充分体现了这个领域的最新研究成果。论文最后以山东省王屋灌区为案例，将研究成果转化成了软件实现，运行效果表明，无论是时效性还是直观感，乃至场景变更的可维护性方面都很好地满足了灌溉水利的需求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文的选题背景
• 1.2 虚拟现实技术及其在水利领域的应用
• 1.2.1 虚拟现实技术
• 1.2.2 虚拟现实技术在水利领域中的应用
• 1.3 论文工作与组织
• 1.3.1 论文的主要工作
• 1.3.2 论文的组织结构
• 第二章 水位、闸位信息的自动获取
• 2.1 图像信息获取及其预处理
• 2.1.1 视频流截取
• 2.1.2 图像的灰度转化
• 2.1.3 用算术/逻辑操作提取图像的有效区域
• 2.1.4 图像的对比度拉伸
• 2.1.5 图像的二值化
• 2.1.6 图像腐蚀
• 2.1.7 图像细化
• 2.2 基于 Hough变换的水位测量
• 2.2.1 Hough变换的理论简述
• 2.2.2 Hough变换的性质
• 2.2.3 Hough变换的实现
• 2.2.4 Hough变换的改进
• 2.3 Hough变换与 BP算法的结合
• 2.3.1 BP网络结构
• 2.3.2 BP算法的数学描述
• 2.3.3 字符识别
• 2.4 本章小结
• 第三章 实景还原中河道的模拟
• 3.1 模拟方法
• 3.1.1 拟合和插值的意义以及二者的区别
• 3.1.2 曲线拟合的最小二乘法
• 3.1.3 插值函数的构造
• 3.2 曲线拟合主要方法及应用分析
• 3.2.1 Lagrange插值公式
• 3.2.2 Hermite插值公式
• 3.2.3 样条函数插值
• 3.3 本章小结
• 第四章 河道曲线在网格地形中的细化
• 4.1 利用 OpenGL实现河道曲线的自动绘制
• 4.2 网格地形生成过程
• 4.3 河道在网格地形中的细化算法
• 4.4 曲线的凸凹性和拐点
• 4.5 算法的改进
• 4.6 本章小结
• 第五章 实景还原
• 5.1 数字高程模型
• 5.1.1 DEM数据源的获取
• 5.1.2 格网DEM的数据组织
• 5.1.3 DEM获取方法的选择
• 5.2 三维模型的导入与处理
• 5.2.1 水工建筑物的三维实现
• 5.2.2 自然场景的模拟
• 5.3 软件实现
• 5.3.1 人机交互场景
• 5.3.2 软件的扩展
• 5.3.3 实验效果
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢