基于遗传多层B样条插值算法的三维显示方法技术

技术编号:9794926 阅读:217 留言:0更新日期:2014-03-21 21:22
本发明专利技术提出了一种基于遗传多层B样条插值算法的三维显示技术,通过引入遗传算法整定控制点网格密度以及B样条插值层数,获得控制点网格密度以及B样条插值层数的最优解,再代入插值曲面模型,利用Matlab生成三维图像。通过自适应调节适应度函数,保证了插值曲面的平滑度。生成的三维图像,近似精度高,曲面较为平滑。本发明专利技术技术内容适用于三维图像生成,以及三维实时显示。

【技术实现步骤摘要】
基于遗传多层B样条插值算法的三维显示方法
本专利技术涉及一种虚拟仿真领域的三维显示方法,特别涉及一种参数经遗传算法优化的多层B样条插值算法三维显示方法。
技术介绍
在虚拟仿真领域中,三维显示技术作为视景的重要组成部分,在过去的数十年中得到了深入地研究与广泛地应用。其中通过数据插值处理离散点的三维显示方法,得到了极大的关注。目前的三维插值显示方法均要通过求解联立方程组来获得插值曲面,这种方法必须保证方程式的数目必须大于或等于散乱点的数目,对于散乱点的数目有着严格的限制,因此并不适用于大规模散乱点的情况。为了解决大规模散乱点的插值问题,基于B样条插值算法及层次B样条概念发展出了多层B样条插值算法。但是仍然无法完全解决三维插值显示技术的核心问题,即解决插值后曲面近似精度与曲面平滑度之间的矛盾。遗传算法是模拟生物在自然环境中的遗传和进化过程而形成的一种自适应全局搜索算法,通过模拟达尔文“优胜劣汰,适者生存”的原理筛选出最优的结构,通过模拟孟德尔遗传变异理论在迭代过程中保持已有的结构,同时寻找更好的结构。因此,本专利技术提出一种参数经遗传算法优化后的多层B样条插值算法的三维显示方法,绘制的三维图像近似精度高,插值曲面更加平滑。
技术实现思路
本专利技术提出一种绘制三维图像更加精确,插值曲面更加平滑的遗传多层B样条插值算法的三维显示方法。本专利技术的实现包括如下步骤:步骤一:测定目标地形每个点的三维坐标,并在计算机中存储为散乱点文件;步骤二:读取步骤一中存储的散乱点文件,根据散乱点的分布和疏密程度,确定控制点网格密度m的范围及B样条插值层数h的范围;所涉及的网格密度的参数m范围为m e [q,IOOq],且m为正整数,其中q为已知离散数据点形成的方形区域内某行及某列包含的数据个数的最大值,且有m > q ;所涉及的B样条插值层数h的范围为[1,64];步骤三:将控制点网格密度m和B样条插值层数h转换为格雷码,并以m在高位h在低位的次序,将该两个参数整合为单个新参数X ;所涉及的整合表达式为:X = m:h(I)步骤四:利用遗传算法对由步骤三整合得到的参数X求解最优解,并调节适应度函数以保证插值曲面的插值精度; 所涉及的遗传算法比例选择算子表达式为本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于遗传多层B样条插值算法的三维显示方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤一:测定目标地形每个点的三维坐标,并在计算机中存储为散乱点文件;步骤二:读取步骤一中存储的散乱点文件,根据散乱点的分布和疏密程度,确定控制点网格密度m的范围及B样条插值层数h的范围;所涉及的网格密度的参数m范围为m∈[q,100q],且m为正整数,其中q为已知离散数据点形成的方形区域内某行及某列包含的数据个数的最大值,且有m≥q;所涉及的B样条插值层数h的范围为[1,64];步骤三:将控制点网格密度m和B样条插值层数h转换为格雷码,并以m在高位h在低位的次序,将该两个参数整合为单个新参数X;所涉及的整合表达式为:步骤四:利用遗传算法对由步骤三整合得到的参数X求解最优解,并调节适应度函数以保证插值曲面的插值精度;所涉及的遗传算法比例选择算子表达式为Pi=f(Xi)Σj=1uf(Xj)---(2)其中,Pi表示选中Xi的概率,u为群体中个体总数,f(Xi)为每个个体的适应度,为群体适应度;f(X)为适应度函数;所涉及的遗传算法交叉算子表达式为X1′=αX1+(1-α)X2X2′=αX2+(1-α)X1---(3)式中,X1′、X2′表示交叉后的子代个体,X1、X2表示交叉前的两个父代个体,α为随机变量,且有α∈[0,1];所涉及的遗传算法变异算子表达式为xk′=Umink+β(Umaxk-Umink)---(4)其中,为父代个体变异点的取值范围,xk′为新的基因值,β为随机变量,且有β∈[0,1];所涉及的交叉概率及变异概率表达式为Pc=0.9-0.3tTPm=0.2-0.19tT---(5)其中,Pc为交叉概率,Pm为变异概率,t为当前进化代数,T为进化总代数;步骤五:依据步骤四中得到的参数X的最优解,得到控制控制点网格密度m和B样条插值层数h的最优解,并进行格雷码解码,得到十进制格式的控制点网格密度m和B样条插值层数h的最优解;步骤六:将步骤五中得到的十进制格式的控制点网格密度m和B样条插值层数h的最优解,代入插值曲面模型中,利用Matlab生成三维图像,实现基于遗传多层B样条插值算法的三维显示方法;所涉及的插值曲面模型为:F(m,h,x,y)=Σi=0hfi(x,y,m)---(6)其中,F(m,h,x,y)为插值曲面,fi(x,y,m)为第i层数据插值结果,x、y为待插点坐标。FDA0000441114000000016.jpg,FDA0000441114000000012.jpg,FDA0000441114000000017.jpg...

【技术特征摘要】
1.基于遗传多层B样条插值算法的三维显示方法,其特征在于,包括如下步骤: 步骤一:测定目标地形每个点的三维坐标,并在计算机中存储为散乱点文件; 步骤二:读取步骤一中存储的散乱点文件,根据散乱点的分布和疏密程度,确定控制点网格密度m的范围及B样条插值层数h的范围; 所涉及的网格密度的参数m范围为m e [q, IOOq],且m为正整数,其中q为已知离散数据点形成的方形区域内某行及某列包含...

【专利技术属性】
技术研发人员:郝燕玲张瑶常帅曾添一吴迪
申请(专利权)人:哈尔滨工程大学
类型:发明
国别省市:

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1