临近空间平台下地形四叉树优化分割算法

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1、第47卷第1期2015年2月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsDOI：10．16356／j．1005—2615．2015．01．008临近空间平台下地形四叉树优化分割算法关卓威张晔(哈尔滨工业大学图像信息技术研究所，哈尔滨，150001)V01．47No．1Feb．2015摘要：提出一种利用四叉树算法生成临近空间平台下动态地形的新方法，并提出了一种新的四叉树递归分割算法的实时优化算法，利用可见性剔除的简化策略和数据简化的存储方式，解决地形绘制的

2、裂缝问题。通过对该算法的实现和优化，在保证一定地形环境的视觉真实程度前提下，达到提高实时渲染速度的目的。实验结果表明：采用本文提出的四叉树算法可以快速对地形数据进行网格剖分，且可得到较好的剖分效果。关键词：临近空间；四叉树；地形绘制；网格剖分中图分类号：TP79文献标志码：A文章编号：1005—2615(2015)01一0059一05TerrainQuadtreeSegmentationAlgorithmoptimizationBasedonNearSpacePlatformG“口超Z^“o硼ei，Z^口咒g(Instituteof

3、Image＆InformationTechnology，HarbinInstituteofTechnology，Harbin，150001，China)Abstract：Anewmethodforgeneratingdynamicnearspaceplatformterrainbasedonthequadtreealgo—rithmisputforward．Andanewreal—timeoptimizationalgorithmfortherecursiVequadtreesegmenta—tionalgorithmispropo

4、sed．Thealgorithmusesthestrategyofvisib订itycuUingandthestroragewayofdatasimplificationtosolvetheproblemofthecracksintheterrainrendering．Throughtheimplementa—tionandoptimizationofthealgorithm，thereal—timerenderingspeedisimprovedas10ngasthevisualtruthdegreeofterrainenviro

5、nmentisguaranteed．Theexperimentalresultsshowthattheproposedquadtreealgorithmcanrapidlygeneratethegridsubdivisionoftheterraindata，andgetthebettermeshresult．Keywords：nearspaceplatform；quadtree；topographicplotting；gridsubdivision临近空间，又称近空间，指20～100km的高空，这个定义是以战略意义和实用角度为出发点

6、，而不是直接由特性得出，所以研究临近空间，应该从实际要求出发，指明具体研究哪部分空间。现存的作战空间包括深海／浅海／水面／陆地／空中／地球轨道，临近空间的补人填补了空天联合作战的空白区域，与空天信息均能产生良好互动，具有重大的战略意义。而对平台所得到的系列图像进行三维重建，则可以结合目标检测等技术对战场指挥、情报侦察予以有效反馈。本文讨论的三维重建属于表面重建，不需要获取目标的内部结构细节。三维重建中最常用的方法为网格剖分，网格剖分中最常用的算法为三角化算法。三角化算法虽然很多，但大多算法生成的是Delaunay三角网格，即以空外接

7、圆准则为优化准则。经典的Delaunay网格剖分算法有Bowyer算法[1

8、，watson算法[2

9、，Bowye卜watson的联合划分算法等。为了克服有时不能准确表示地形的结构与细节特征的缺点，可通过附加地形特征数据，如地形特征点、山脊线、山谷线等，提高局部细节，从收稿日期：2014一Ol一26；修订日期：2014一06—17通信作者：张哗，男，教授，博士生导师，E-mail：zhye@hit．edu．cn。60南京航空航天大学学报第47卷而构成完整的地形地物数据模型[3]。本文采用的网格剖分方法正是基于这种思想，利用Delaun

10、ay三角剖分和规则网格剖分相结合的方式建立地形地物模型，进而更好地表现目标及场景的特征。四叉树网格兼具结构网格和非结构网格的特性，一方面具有结构网格的正交性特点，另一方面具有非结构网格的灵活性特点，便于网格的自适应化，进而方便处理复杂