海洋水声场三维可视化技术研究与实现

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1、：分类号：密级ＵＤＣ：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）海洋水声场三维可视化技术研究与实现硕士研究生：程海涛指导教师：高峰讲师企业导师：李威研究员工程领域：控制工程论文主审人：哈尔滨工程大学２０１８年６月分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）海洋水声场三维可视化技术研究与实现硕士研究生：程海涛指导教师：高峰讲师学位级别：工程硕士工程领域：控制工程所在单位：自动化学院论文提交日期：2018年4月23日论文答辩日期：2018年6月2日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedInde

2、x:U.D.C:ADissertationfortheProfessionalDegreeofMaster(MasterofEngineering)ResearchandImplementationoftheThree-dimensionalVisualizationTechnologyofUnderwaterAcousticFieldinMarineCandidate:ChengHaitaoSupervisor:LecturerGaoFengAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringEngineerin

3、gField:ControlEngineeringDateofSubmission:Apr.23,2018DateofOralExamination:Jun.2,2018University:HarbinEngineeringUniversity海洋水声场三维可视化技术研究与实现摘要在已知的所有能量形式中，声波是在水下传播效率最好的能量形式，人们的很多海洋活动都要依赖声波进行，例如水下通讯、水下目标探测等，在民用和军用领域都有着重要的作用。声波在海洋环境中的响应形成了水声场，海洋环境的不同，形成的水声场的分布形态也就不同，因此，对所测量海域的水声场进

4、行直观的呈现就显得尤为重要，这种呈现行为即为水声场三维可视化。本课题对海洋水声场的三维可视化技术进行研究，并结合海洋水声场数据及模型的特点，设计了基于光线投射算法的海洋水声场三维可视化方法；针对该方法在绘制速率方面的不足，对其进行改进，仿真结果表明改进方法有效提升了海洋水声场三维可视化的性能；在此基础上，完成了海洋水声场三维可视化软件的设计与开发，为用户直观感知水声场的形态结构、定性地分析水声场的分布规律提供帮助。首先，对三维可视化相关的算法进行深入的研究，总结分析了它们的优点与不足。在此基础上，选择光线投射算法作为本课题的核心算法，并对该算法的基本

5、原理和关键技术进行了深入研究。其次，结合海洋水声场数据的特点，设计了基于光线投射算法的海洋水声场三维可视化方法，实现了海洋水声场的4种三维可视化效果。结果表明，本文设计的基于光线投射算法的海洋水声场三维可视化方法执行时间较长，但可以较好的实现海洋水声场的三维可视化，图像质量满足用户需求。再次，针对光线投射算法存在的不足，基于海洋水声场数据的特点对该算法进行改进，提出了一种基于改进光线投射算法的海洋水声场三维可视化方法，对该改进方法进行了仿真实验。实验结果表明，与基于传统光线投射算法的海洋水声场三维可视化方法相比，改进的方法执行时间大大缩短，且图像质量

6、依然满足用户需求。最后，在前述工作的基础上，对海洋水声场三维可视化软件进行了分析设计，并基于VisualStudio2010开发环境和跨平台UI设计工具Qt完成了软件的开发。关键词：水声场；三维可视化；光线投射算法海洋水声场三维可视化技术研究与实现ABSTRACTAmongalltheknownformsofenergy,soundwaveshavethebesttransmissionefficiencyunderwater.Manyhumanactivitiesintheoceanarecarriedoutthroughsoundwaves,su

7、chasunderwatercommunicationandunderwatertargetdetection,whichalsoplayanimportantroleincivilianandmilitaryfields.Theresponseofsoundwavescausedinmarineenvironmentformsunderwateracousticfield,whichdistributionformvariesfromdifferentmarineenvironments.Therefore,itissosignificanttov

8、isualizetheunderwateracousticfieldoftheseaareameasured