数字黄河工程中三维图形压缩技术的研究与开发

摘要

“数字黄河”，就是借助全数字摄影测量、遥测、遥感(RS)、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)等现代化方式及传统方法采集基础数据，通过微波、超短波、光缆、卫星等快捷传输方式，对黄河流域及其相关地区的自然、经济、社会等要素构建一体化的数字集成平台和虚拟环境，在这一平台和环境中，以功能强大的系统软件与数学模型对黄河治理开发和管理的各种方案进行模拟、分析和研究，从而可方便地模拟、分析、研究黄河的自然现象，探索其内在规律，为黄河治理、开发和管理的各种方案决策提供科学技术支持。
　　 三维图形广泛应用于“数字黄河”工程的多个方面，“数字黄河”系统中，各应用部门或单位通过三维建模软件和三维扫描采集的三维图形信息，都需要存储且通过一定带宽的通信网进行传输。随着数字化技术和Internet的迅速发展，以及传感器技术、图像获取技术的进步，“数字黄河”工程系统中三维图形的数据量越来越大，给图形的存储、传输和处理带来很大的负担。为了方便系统的存储、网络传输和进一步的处理，必须对它们进行高效的压缩，从而减少存储空间，并在传输时节约网络带宽，缩短传输延时，便于决策部门的快速反应。因此，探索有效的三维图形压缩技术和方法已经成为当前“数字黄河”系统中通信网建设和发展中的一个关键问题。
　　 自20世纪90年代以来，三维网格压缩技术得到了快速的发展和应用。EdgeBreaker压缩算法对与分裂操作相关联的偏移数据不进行编码，该算法不仅有很好的理论分析，并对最差情况下的编码效率给出了下限估计。针对“数字黄河”系统中急待解决的三维图形压缩问题，本论文通过对三角网格压缩算法的综合研究，基于VC的MFC框架和OpenGL技术，开发了一个基于EdgeBreaker压缩算法的三维图形压缩可视化软件系统，用于“数字黄河”工程系统中三维图形压缩。系统采用目前应用广泛的EdgeBreaker压缩算法，对连接信息进行压缩，该算法在很好的理论分析下对最坏情况下的编码效率给出了下限估计(4bpv)，解码效率为到线性的时间和空间复杂度，从而有效减少了“数字黄河”工程系统中三维图形数据传输时所需要的带宽，缩短传输延时，并减少数据的存储空间。通过可视化技术将EB格式的数据转换为OF格式，利用画图功能将原始图形和经过压缩和解压缩后的图形显示出来，并将原始的ovtable和解压缩后的数据进行对比，证明此算法实现的可行性。目前，这项基于EdgeBreaker压缩算法的三维图形压缩技术已被“数字黄河”工程项目研究组采纳，并在试验中验证了其有效性，该项技术将应用于未来“数字黄河”实际工程的建设中。

目录

文摘

英文文摘

第1章 引言

1.1 国内外研究现状

1.2 研究目的以及意义

1.3 本文工作

1.4 论文组织

第2章 三维图形压缩技术概述

2.1 基本概念

2.1.1 网格

2.1.2 网格属性

2.1.3 网格表示

2.1.4 网格信息编码

2.2 三维网格压缩

2.2.1 非渐进网格压缩

2.2.2 渐进网格压缩

第3章 数字黄河工程与三维图形压缩

3.1 “数字黄河”工程

3.2 “数字黄河“工程系统框架

3.3 数字黄河工程中的通信技术

3.4 数字黄河工程中的三维图形压缩

第4章 基于Edgebreaker算法的三维图形压缩

4.1 Edgebreaker方法数据结构

4.2 Edgebreaker网格压缩

4.3 Edgebreaker网格解码

4.4 基于Edgebreaker的三维图形压缩算法流程图

第5章 “数字黄河”工程中基于Edgebreaker的三维图形压缩软件开发

5.1 软件开发环境

5.1.1 VC的MFC框架

5.1.2 OpenGL简述

5.1.3 0penGL和MFC结合

5.2 基于OpenGL的Edgebreaker三维图形压缩系统

5.2.1 系统总体设计

5.2.2 系统功能模块

5.2.3 程序中所用到的类及其类图

5.2.4 文件转换算法的流程图

5.3 软件系统仿真实验结果及分析

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

结束语

致谢

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