面向水声数据可视化的光线投影算法研究

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1、硕士学位论文题目:面向向水声数数据可视视化的光线投影算法研究研究生宋倩倩倩专业通通信与信信息系统指导教师叶叶学义副教授完成日期20166年3月杭州电子科技大学硕士学位论文面向水声数据可视化的光线投影算法研究研究生：宋倩倩指导教师：叶学义副教授2016年3月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityFortheDegreeofMasterResearchonRayCastingAlgorithmfortheVisualizationofUnderwaterAcousticDataCan

2、didate:SongQianqianSupervisor:AssociateProf.YeXueyiMarch,2016杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得。的成果除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研巧做出重要贡献的个人和集体，均已在文中［＾明确方式标明。一。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担切相关责任论文作者签名：日期；２〇化年月皆日＾学

3、位论文使用授权说明：本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可公布论文的全部或部分内容，可允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。保密论文在解密后遵守此规定（）论文作者签名：巧曰期：辟令月恪日奔吨Ｉ，指导教师签名日期：年月杭州电子科技大学硕士学位论文摘要近年来，随着海洋资源开发、海底勘

4、探等活动的不断深入，水声数据可视化技术得到了广泛应用。通过可视化技术可以重构出水下声纳数据的图像，有利于研究人员对数据进行更加直观有效的分析，从而提高数据的使用效率。论文简要的概述了水声数据可视化的研究背景和研究现状，阐述了现有的水声数据可视化方法分类，对几种典型体绘制算法的性能进行了分析和比较，最终采用绘制出图像质量最高的光线投影算法实现水声数据的可视化。针对光线投影算法中的体数据分类和绘制两个环节存在的不足，结合分析水声数据的特点，提出了相应的改进方法。本文主要的研究内容及成果如下：首先针对光线投影算法中的体数据分类环节，结合分析

5、水声数据中含噪数据较多而且水声数据中包含的多种物质之间的分类界线较模糊的特点，提出了基于直方图统计的核模糊C均值算法与自适应遗传算法相结合的水声数据分类方法。该方法首先计算直方图特征空间信息约束条件下的KFCM算法的目标函数；然后采用具有良好全局优化性能的自适应遗传算法对该目标函数进行优化，得到最优聚类矩阵和最优隶属度矩阵；再结合最大隶属度准则，实现水声数据的分类。其次在光线投影算法中绘制环节方面，为了提高水声数据的连续性，提出了面向光线投影的预积分分类体绘制积分方法。该方法首先用一阶线性插值代替原来的零阶保持插值重建水声数据的标量值

6、；然后计算每两个相邻采样点之间线段累积的颜色值和不透明度值。预积分后的结果用于求解体绘制积分方程，完成数据可视化的绘制过程。实验结果表明，本文的研究方法能够很好地实现水声数据的分类，分类后的数据经三维可视化后效果良好，水声数据中的细节信息也能够得到很好的展现；而且经过预积分分类体绘制积分处理之后，疑似目标区域更加清晰，提高了水声数据的表现能力，从整体上改善了水声数据的可视化效果。关键词：水声数据可视化，光线投影算法，数据分类，数据绘制，预积分分类I杭州电子科技大学硕士学位论文ABSTRACTInrecentyears,withther

7、apiddevelopmentofmarinesourceexploration,thevisualizationtechnologyofunderwateracousticdatahasbeenwidelyused.Throughthe3Dvisualizationtechnology,theimageofunderwateracousticdataisreconstructed,whichisbeneficialtoanalyzethedatamoredirectlyandeffectivelyforresearchers.Thi

8、sthesisbrieflyintroducestheresearchbackgroundandtheresearchstatusofunderwateracousticdata’svisualization,summa