一种基于TPS的等深线追踪算法制造技术

本发明专利技术公开了一种基于TPS的等深线追踪算法，包括下述步骤：S1、导入具有三维坐标的离散点作为控制点；S2、利用TPS对离散点进行曲面拟合，得到一个通过每个离散点的光滑曲面公式；S3、根据离散点的密度和范围构建初始平面格网；S4、计算每个格网节点所在拟合曲面上的高程值，将平面格网转换成曲面格网；S5、根据给定的高程值在曲面格网上追踪等深线。本发明专利技术基于TPS的曲面拟合算法能很好地根据采集点模拟水下地形，通过建立一定密度的规则格网可以精细地追踪等深线。又因曲面是光滑的，因此生成的等深线也具有一定的平滑性，节点分布比较紧密和均匀，最后利用张力样条或多次样条拟合就可得到光滑的等深线，有效避免曲线拟合过程中产生凸起或陡变现象。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种基于TPS的等深线追踪算法，包括下述步骤：S1、导入具有三维坐标的离散点作为控制点；S2、利用TPS对离散点进行曲面拟合，得到一个通过每个离散点的光滑曲面公式；S3、根据离散点的密度和范围构建初始平面格网；S4、计算每个格网节点所在拟合曲面上的高程值，将平面格网转换成曲面格网；S5、根据给定的高程值在曲面格网上追踪等深线。本专利技术基于TPS的曲面拟合算法能很好地根据采集点模拟水下地形，通过建立一定密度的规则格网可以精细地追踪等深线。又因曲面是光滑的，因此生成的等深线也具有一定的平滑性，节点分布比较紧密和均匀，最后利用张力样条或多次样条拟合就可得到光滑的等深线，有效避免曲线拟合过程中产生凸起或陡变现象。【专利说明】一种基于TPS的等深线追踪算法
本专利技术涉及等深线绘制的
，特别涉及一种基于TPS的等深线追踪算法。
技术介绍
一直以来，等深线的绘制，是通过手扶数字化完成，然而这样的作用方式劳动强度大，周期长。在自动数字化成图的趋势中，出现了比较简单的等深线生成方式，就是通过建立三角网。在这样的过程当中水深数据的质量直接影响到等深线的生成效果，因为在等深线自动连线前缺少了数值内插和拟合的过程。然而对于等深线要求在表达信息准确的前提下，尽量要求等深线的线型要流畅顺滑，也就是对数据拟合有较高的要求。现在常用生成等深线的算法是线性三角网法，连续样点数据间的连线形成三角形，覆盖整个研究区域，所有三角形的边都不相交。随后在三角网上追踪等深线待经过的节点，这些节点就会成为等深线连线的控制节点，这些控制节点相连得到原始的折线形的等深线，最后对这样的原始等深线进行拟合。也就是说在整个过程中只进行了一次拟合，加上三角网上控制节点的数量是随机的，故最终生成的等深线的线型会常出现线型走向突然变化，而且拐弯的幅度大，也就是凹凸变化明显，突兀处无法控制的情况。因此急需一种可以精确追踪等深线的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于TPS的等深线追踪算法，可以有效减少等深线走向突变的情况，最终得到顺畅平滑的等深线样式。本专利技术的目的通过下述技术方案实现:本专利技术一种基于TPS的等深线追踪算法，包括下述步骤:S1、导入具有三维坐标的离散`点作为控制点；`S2、利用TPS对离散点进行曲面拟合，得到一个通过每个离散点的光滑曲面公式；S3、根据离散点的密度和范围构建初始平面格网；S4、计算每个格网节点所在拟合曲面上的高程值，将平面格网转换成曲面格网；S5、根据给定的高程值在曲面格网上追踪等深线。优选的，步骤S2中，TPS曲面方程如下:【权利要求】1.一种基于TPS的等深线追踪算法，其特征在于，包括下述步骤: 51、导入具有三维坐标的离散点作为控制点； 52、利用TPS对离散点进行曲面拟合，得到一个通过每个离散点的光滑曲面公式； 53、根据离散点的密度和范围构建初始平面格网； 54、计算每个格网节点所在拟合曲面上的高程值，将平面格网转换成曲面格网； 55、根据给定的高程值在曲面格网上追踪等深线。2.根据权利要求1所述的一种基于TPS的等深线追踪算法，其特征在于，步骤S2中，TPS曲面方程如下: 3.根据权利要求1所述的一种基于TPS的等深线追踪算法，其特征在于，步骤S2中，从TPS曲面方程的解算过程中可知，当控制点越多运算量越大，因此可根据控制点的分布，对其进行分块处理，每块建立一个子格网，具体步骤如下: S21、将所有控制点的分布区域分成若干个正方块，确保每块里包含一定数量的控制点，若数量不足则合并到邻接的块； .522、解算每一块的TPS曲面方程，根据方形块的范围建立子格网，利用方程系数计算每个格网节点的高程值； .523、合并相邻的格网，最终形成一个覆盖整个区域的格网。4.根据权利要求3所述的一种基于TPS的等深线追踪算法，其特征在于，步骤S23中，相邻格网衔接处的节点有两个高程值，取其平均值作为该节点的高程值。5.根据权利要求1所述的一种基于TPS的等深线追踪算法，其特征在于，步骤S3中，初始平面格网是所有格网节点没有高程值或高程值被设置为一个固定值，由于格网中的格子一般取为方形，要追踪等深线的区域往往不是矩形，因此利用控制点的分布情况来限制格网范围。6.根据权利要求5所述的一种基于TPS的等深线追踪算法，其特征在于，利用控制点的分布情况来限制格网范围的具体方法为:生成控制点的外包多边形或构建三角网，在多边形里面或三角网里面的格网节点设为待求点，在外面的节点设为无效点。7.根据权利要求1所述的一种基于TPS的等深线追踪算法，其特征在于，步骤S4中，通过求解TPS曲面方程的系数后，即可根据公式 z —A ； 计算任意点(x，y)的高程值Z，为保证所求高程值的精度，要求点(X，y)要求在该曲面的控制点范围内，即控制点构成的外围多边形内。8.根据权利要求1 所述的一种基于TPS的等深线追踪算法，其特征在于，步骤S4，面格网也即初始格网，当求解出曲面方程后，即可根据平面坐标(x，y)计算对应的高程值z，由于曲面方程覆盖整个格网所在的范围，每个格网节点的平面坐标均可由格网的起点坐标和节点所在的行列号计算得到，因此只要循环格网中每个节点，逐一计算对应的高程，格网就沿着曲面分布，也就成为曲面格网。9.根据权利要求1所述的一种基于TPS的等深线追踪算法，其特征在于，步骤S5中，在曲面格网上追踪等深线的过程如下:设等深线的高程值为H，相邻两个格网节点的高程分别为Hi和％，若H的 大小在Hi和民之间，则表明这两个节点的连线与该等深线有相交点，通过高差的比例关系求出相交点的坐标并保存起来，通过遍历整个格网得到该等深线与格网的所有交点，由这些交点连成的线即为等深线。【文档编号】G06T17/05GK103473812SQ201310445354【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2013年9月26日 【专利技术者】倪晓东, 吴龙祥, 吉绪发, 邓德标, 邹德华, 李炎丰, 李晓雨 申请人:广东南方数码科技有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于TPS的等深线追踪算法，其特征在于，包括下述步骤：S1、导入具有三维坐标的离散点作为控制点；S2、利用TPS对离散点进行曲面拟合，得到一个通过每个离散点的光滑曲面公式；S3、根据离散点的密度和范围构建初始平面格网；S4、计算每个格网节点所在拟合曲面上的高程值，将平面格网转换成曲面格网；S5、根据给定的高程值在曲面格网上追踪等深线。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：倪晓东，吴龙祥，吉绪发，邓德标，邹德华，李炎丰，李晓雨，
申请(专利权)人：广东南方数码科技有限公司，
类型：发明
国别省市：