基于正交网格曲线插值的数据处理及重构建模方法、设备和存储介质技术

本发明专利技术提供一种基于正交网格曲线插值的数据处理及重构建模方法、设备和存储介质，对正交网格曲线插值算法中P、Q因子进行了改进，简化计算平面上的控制方程,还可以避免由于网格的非正交性而引起的离散误差，进而能够生成正交曲线网格；通过地形数字重构建模，解决地形数据精度不一致问题。本发明专利技术尤其适用于实现对海底地形三维建模，为海底地形三维数字可视化提供模型基础。化提供模型基础。化提供模型基础。

【技术实现步骤摘要】
基于正交网格曲线插值的数据处理及重构建模方法、设备和存储介质


[0001]本专利技术属于信息
，具体是涉及一种基于正交网格曲线插值的数据处理及重构建模方法、设备和存储介质。

技术介绍

[0002]面向地形结构形变状态的主动监测研究，通过多波束水下检测设备构建的传感技术及其信息处理方法构成关键信息内容。就研究的思路来说，目前三维重构在各自的具体应用背景，已经提出了许多成熟并且有效的建模方法。三维重构的常用算法概括为SFM算法和3Dshape算法两大类。SFM算法是一种基于各种收集到的无序图片进行三维重建的离线算法，常用于RGB图像或者RGBD图像的三维重构；3D shape分为深度图(depth),点云(pointcloud),体素(voxel),网格(mesh)四种，近年来也出现了很多基于deep learning的方法，但是depth image还不足以解释重构原始input的信息，它只能作为3D scene understanding的一个辅助信息。

技术实现思路

[0003]因此，针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的至少一点，提出一种基于正交网格曲线插值的数据处理及重构建模方法、设备和存储介质，以正交网格曲线插值算法为理论基础，以实际测量与推演算法相结合为手段，以三维计算机仿真为实现方法，研究水下地形的3D点云图重构方法，从而为数据可视化提供模型基础。
[0004]本专利技术提供了一种基于正交网格曲线插值的数据处理方法，其特征在于，包括：
[0005]设定P、Q调节因子；<br/>[0006]其中：
[0007]φ(ζ,η)，ψ(ζ,η)为待迭代求解的未知函数，函数的输入为计算平面上网格节点坐标ζ、η，输出为转换后的坐标值x
ζ
、x
η
、y
ζ
、y
η
；x、y为物理平面上网格节点坐标，为实际采集测量值；
[0008]采用所述调节因子在矩形区域上求解方程；
[0009]所述求解方程为：
[0010][0011][0012]其中β＝x
ζ
x
η
+y
ζ
y
η
为正交因子；
[0013]以此，设定网格剖分和数据精度迭代求解，获取与计算平面上的矩形区域网格节
点相对应的物理平面上曲线网格节点的坐标,完成坐标变换及数据插值。
[0014]进一步地，所述数据精度优选为0.2m。
[0015]本专利技术还公开了一种地形数据三维重构建模方法，其特征在于，上述数据重构建模方法包括，
[0016]S1:数据采集融合
[0017]将地形数据进行采集处理获取数据散点文件；
[0018]将所述数据散点文件转换成带有地理投影的图像文件；
[0019]将上述图像文件中的地形数据进行融合处理；
[0020]执行上述的基于正交网格曲线插值的数据处理方法完成数据插值处理；
[0021]S2：利用所述步骤S1中获取的数据执行所述地形数据的重构建模。
[0022]进一步地，所述重构建模包括：
[0023]S21、切割所述经过数据插值处理后的地形数据为小块影像数据；
[0024]S22、将经纬度坐标系转换为地心直角坐标系；
[0025]S23、计算所有小块影像数据的共同中心点，将所述地心直角坐标系转换到以中心点为原点的本地直角坐标系；
[0026]S24、以所述共同中心点对所述小块影像数据构建三角面，形成地形三维模型。
[0027]进一步地，所述数据散点文件的分辨率为0.2m。
[0028]进一步地，所述图像文件中的地形外部高程低于20m的网格数据修改为20m。
[0029]进一步地，在所述步骤S24后将所述地形三维模型组成为3D
‑
tiles供可视化使用。
[0030]本专利技术还公开了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
[0031]本专利技术还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
[0032]总体而言，通过本专利技术构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0033]改进P、Q函数，将已知的固定表达的P、Q调节函数转化为需要迭代求解的函数，并且将现有技术中的直线表达方式修改为曲线表达方式，提高网格剖分的细密度，方便、有效地生成所需要的正交曲线网格，收敛速度快，精度高。尤其在数值求解河道、湖泊、浅海等一类具有复杂边界的浅水水域的流速场中，能够显著提高分析速度和精度；
[0034]利用正交曲线网格插值算法，快速重构海底地形，提高了地形的精度；采取三角面片，进行三维模型重构，节省了处理时间,提高了效率。组装为3D
‑
tiles，为可视化软件，提供一种通用的模型文件格式，减少可视化的构建难度，提高可视化的展示效率。
附图说明
[0035]图1为本专利技术中利用基于正交网格曲线插值的数据处理形成的单连域曲线网格图示意图。
[0036]图2为本专利技术中利用基于正交网格曲线插值的数据处理的重构建模方法的三维重构建模方法的整体流程示意图。
具体实施方式
[0037]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0038]为实现上述目的，本专利技术中首先对正交网格曲线插值算法中P、Q因子进行了改进，简化计算平面上的控制方程,并且改进进入正交因子，尤其避免由于网格的非正交性而引起的某些离散误差，进而能够有效、方便地生成正交曲线网格；其二，通过地形数字重构建模，解决地形数据精度不一致问题。该方法可实现对海底地形三维建模，为海底地形三维数字可视化提供模型基础。
[0039]首先，按照本专利技术的专利技术目的的其中一个方面，提出了一种基于正交网格曲线插值的数据处理方法，其特征在于，包括：
[0040]设定P、Q调节因子；
[0041]其中：
[0042]φ(ζ,η)，ψ(ζ,η)为待迭代求解的未知函数，函数的输入为计算平面上网格节点坐标ζ、η，输出为转换后的坐标值x
ζ
、x
η
、y
ζ
、y
η
；x、y为物理平面上网格节点坐标，为实际采集测量值；
[0043]采用调节因子在矩形区域上求解方程；
[0044]求解方程为：
[0045][0046][0047]其中β＝x
ζ
x
η
+y
ζ
y
η<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于正交网格曲线插值的数据处理方法，其特征在于，包括：设定P、Q调节因子；其中：φ(ζ,η)，ψ(ζ,η)为待迭代求解的未知函数，函数的输入为计算平面上网格节点坐标ζ、η，输出为转换后的坐标值x
ζ
、x
η
、y
ζ
、y
η
；x、y为物理平面上网格节点坐标，为实际采集测量值；采用所述调节因子在矩形区域上求解方程；所述求解方程为：所述求解方程为：其中β＝x
ζ
x
η
+y
ζ
y
η
为正交因子；J＝x
ζ
y
ζ
‑
x
η
y
η
；以此，设定网格剖分和数据精度迭代求解，获取与计算平面上的矩形区域网格节点相对应的物理平面上曲线网格节点的坐标,完成坐标变换及数据插值。2.根据权利要求1所述的基于正交网格曲线插值的数据处理方法，其特征在于，所述数据精度优选为0.2m。3.一种地形数据三维重构建模方法，其特征在于，上述数据重构建模方法包括，S1:数据采集融合将地形数据进行采集处理获取数据散点文件；将所述数据散点文件转换成带有地理投影的图像文件；将上述图像文件中的地形数据进行融合处理；执行如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙卫华，冉龙建，杨小韦，肖雪露，明慧芳，尹慧，李向远，王佳俊，
申请(专利权)人：武汉船舶通信研究所中国船舶重工集团公司第七二二研究所，
类型：发明
国别省市：