基于红外卫星云图的云的三维表现

论文摘要

三维化卫星云图的优点是显而易见的,同二维云图相比,比较明显地显示整个大气空间云团的分布及结构,增强不同层次的对比度,因而更易分辨出大气系统,可以为大气预报提供直观的依据。在这种需求背景下,本文探讨了基于红外卫星云图的云的三维表现。主要研究以下几方面内容:1.介绍了卫星云图数据的获得,探讨了面向三维表现卫星云图的处理方法,研究如何利用卫星云图作为云图三维表现的输入数据。阐述了云图三维表现原理,并依据大气探测学原理,分析了云团的局部浓厚性、整体不均匀性和过渡平滑性宏观特征。2.根据云图三维表现原理,从二维红外卫星云图得出云顶表面高度值,获取云的三维信息,类比地形数字高程模型,提出了云顶数字高程模型(DEMCT)的概念。结合云团宏观特征,分析了几种常用表面建模方法对云顶表面建模的适用性。3.根据云团宏观特征及真实感绘制要求,改进三角网格生成算法对云图表面三维建模,提出适当的颜色及透明度规则对三维云图进行渲染。研究三维云图与虚拟环境相叠加的方法,从坐标对准、视点变换、细节层次自适应三方面讨论具体要求,增强了云图的三维表现效果。4.设计实现了云图三维表现原型系统,实现基于红外卫星云图的云团三维建模、表现、处理和存储等功能,对本文研究的理论、方法进行了验证和实现。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 云类物体的模拟表现研究现状
• 1.2.2 基于气象数据的云的真实表现研究现状
• 1.3 本文的研究内容
• 1.3.1 云图三维表现原理
• 1.3.2 云顶数字高程模型的表面建模
• 1.3.3 云图三维化三角网生成算法研究
• 1.3.4 云图真实感渲染方法
• 1.3.5 三维云图与虚拟环境的叠加方法研究
• 1.4 论文的结构
• 第二章 云图三维表现原理及云顶数字高程模型表面建模
• 2.1 卫星云图的获得及处理
• 2.1.1 遥感技术
• 2.1.2 气象卫星与卫星云图
• 2.1.3 卫星云图数据接收与处理
• 2.1.4 卫星云图图像处理
• 2.2 云图三维表现原理
• 2.3 云的宏观特征分析
• 2.4 云顶数字高程模型的表面建模方法
• 2.4.1 内插与表面建模
• 2.4.2 表面建模与云顶数字高程模型网格构造
• 2.4.3 表面重建与内插的通用多项式函数
• 2.4.4 基于点的表面建模
• 2.4.5 基于格网的表面建模
• 2.4.6 基于三角形的表面建模
• 2.5 表面建模中从规则数据生成三角网格的方法
• 2.6 小结
• 第三章 云图三维表现处理技术
• 3.1 三角网格生成算法
• 3.1.1 绘制数据预处理
• 3.1.2 间隔采样构造网格
• 3.1.3 算法效率分析
• 3.2 DEMCT 表面建模
• 3.3 云的真实感渲染
• 3.3.1 真实感要求
• 3.3.2 颜色及透明度映射规则
• 3.4 绘制算法优化
• 3.4.1 高点保留算法
• 3.4.2 图像柔化算法
• 3.5 小结
• 第四章 三维云图与虚拟环境的叠加技术
• 4.1 坐标对准
• 4.2 视点变换
• 4.3 细节层次自适应
• 4.4 小结
• 第五章 云图三维表现原型系统实现及结果分析
• 5.1 实验数据说明
• 5.2 云图建模
• 5.2.1 网格构造
• 5.2.2 颜色及透明度映射
• 5.3 底图的叠加
• 5.4 云图的表现
• 5.4.1 三维表现
• 5.4.2 二维表现
• 5.4.3 连续动画表现
• 5.5 图像存储
• 5.6 绘制效果分析
• 5.7 小结
• 第六章 结论
• 6.1 本文的主要工作
• 6.2 今后的工作及展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录作者发表的论文