基于遺傳多層b樣條插值算法的三維顯示方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種基于遺傳多層B樣條插值算法的三維顯示技術(shù)，通過引入遺傳算法整定控制點(diǎn)網(wǎng)格密度以及B樣條插值層數(shù)，獲得控制點(diǎn)網(wǎng)格密度以及B樣條插值層數(shù)的最優(yōu)解，再代入插值曲面模型，利用Matlab生成三維圖像。通過自適應(yīng)調(diào)節(jié)適應(yīng)度函數(shù)，保證了插值曲面的平滑度。生成的三維圖像，近似精度高，曲面較為平滑。本發(fā)明技術(shù)內(nèi)容適用于三維圖像生成，以及三維實(shí)時顯示。
【專利說明】基于遺傳多層B樣條插值算法的三維顯示方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種虛擬仿真領(lǐng)域的三維顯示方法，特別涉及一種參數(shù)經(jīng)遺傳算法優(yōu)化的多層B樣條插值算法三維顯示方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在虛擬仿真領(lǐng)域中，三維顯示技術(shù)作為視景的重要組成部分，在過去的數(shù)十年中得到了深入地研究與廣泛地應(yīng)用。其中通過數(shù)據(jù)插值處理離散點(diǎn)的三維顯示方法，得到了極大的關(guān)注。目前的三維插值顯示方法均要通過求解聯(lián)立方程組來獲得插值曲面，這種方法必須保證方程式的數(shù)目必須大于或等于散亂點(diǎn)的數(shù)目，對于散亂點(diǎn)的數(shù)目有著嚴(yán)格的限制，因此并不適用于大規(guī)模散亂點(diǎn)的情況。
[0003]為了解決大規(guī)模散亂點(diǎn)的插值問題，基于B樣條插值算法及層次B樣條概念發(fā)展出了多層B樣條插值算法。但是仍然無法完全解決三維插值顯示技術(shù)的核心問題，即解決插值后曲面近似精度與曲面平滑度之間的矛盾。
[0004]遺傳算法是模擬生物在自然環(huán)境中的遺傳和進(jìn)化過程而形成的一種自適應(yīng)全局搜索算法，通過模擬達(dá)爾文“優(yōu)勝劣汰，適者生存”的原理篩選出最優(yōu)的結(jié)構(gòu)，通過模擬孟德爾遺傳變異理論在迭代過程中保持已有的結(jié)構(gòu)，同時尋找更好的結(jié)構(gòu)。因此，本發(fā)明提出一種參數(shù)經(jīng)遺傳算法優(yōu)化后的多層B樣條插值算法的三維顯示方法，繪制的三維圖像近似精度高，插值曲面更加平滑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出一種繪制三維圖像更加精確，插值曲面更加平滑的遺傳多層B樣條插值算法的三維顯示方法。
[0006]本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)包括如下步驟:
[0007]步驟一:測定目標(biāo)地形每個點(diǎn)的三維坐標(biāo)，并在計算機(jī)中存儲為散亂點(diǎn)文件；
[0008]步驟二:讀取步驟一中存儲的散亂點(diǎn)文件，根據(jù)散亂點(diǎn)的分布和疏密程度，確定控制點(diǎn)網(wǎng)格密度m的范圍及B樣條插值層數(shù)h的范圍；
[0009]所涉及的網(wǎng)格密度的參數(shù)m范圍為m e [q，IOOq]，且m為正整數(shù)，其中q為已知離散數(shù)據(jù)點(diǎn)形成的方形區(qū)域內(nèi)某行及某列包含的數(shù)據(jù)個數(shù)的最大值，且有m > q ;所涉及的B樣條插值層數(shù)h的范圍為[1，64]；
[0010]步驟三:將控制點(diǎn)網(wǎng)格密度m和B樣條插值層數(shù)h轉(zhuǎn)換為格雷碼，并以m在高位h在低位的次序，將該兩個參數(shù)整合為單個新參數(shù)X ；
[0011]所涉及的整合表達(dá)式為:
[0012]
X = m:h(I)
[0013]步驟四:利用遺傳算法對由步驟三整合得到的參數(shù)X求解最優(yōu)解，并調(diào)節(jié)適應(yīng)度函數(shù)以保證插值曲面的插值精度；[0014] 所涉及的遺傳算法比例選擇算子表達(dá)式為
【權(quán)利要求】
1.基于遺傳多層B樣條插值算法的三維顯示方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一:測定目標(biāo)地形每個點(diǎn)的三維坐標(biāo)，并在計算機(jī)中存儲為散亂點(diǎn)文件； 步驟二:讀取步驟一中存儲的散亂點(diǎn)文件，根據(jù)散亂點(diǎn)的分布和疏密程度，確定控制點(diǎn)網(wǎng)格密度m的范圍及B樣條插值層數(shù)h的范圍； 所涉及的網(wǎng)格密度的參數(shù)m范圍為m e [q, IOOq],且m為正整數(shù),其中q為已知離散數(shù)據(jù)點(diǎn)形成的方形區(qū)域內(nèi)某行及某列包含的數(shù)據(jù)個數(shù)的最大值，且有m > q ;所涉及的B樣條插值層數(shù)h的范圍為[1，64]； 步驟三:將控制點(diǎn)網(wǎng)格密度m和B樣條插值層數(shù)h轉(zhuǎn)換為格雷碼，并以m在高位h在低位的次序，將該兩個參數(shù)整合為單個新參數(shù)X ; 所涉及的整合表達(dá)式為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于遺傳多層B樣條插值算法的三維顯示技術(shù)，其特征在于:對適應(yīng)度函數(shù)的自適應(yīng)調(diào)節(jié)；當(dāng)控制點(diǎn)網(wǎng)格上相鄰的某控制點(diǎn)數(shù)值相差較大時，即
【文檔編號】G06T17/05GK103646422SQ201310699068
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】郝燕玲, 張瑤, 常帥, 曾添一, 吳迪 申請人:哈爾濱工程大學(xué)