三維水聲數(shù)據(jù)的可視技術(shù)研究.pdf

1、水聲數(shù)據(jù)可視化的研究與應(yīng)用為海底地貌觀測，海洋資源勘探，水下救險以及海洋軍事等方面提供了有力的技術(shù)保障。本文針對水聲數(shù)據(jù)可視化中的數(shù)據(jù)預(yù)處理以及體繪制中的傳輸函數(shù)作了深入地研究，主要研究內(nèi)容和成果如下：
　　首先，針對三維水聲數(shù)據(jù)背景復(fù)雜、受噪聲干擾嚴(yán)重等特點(diǎn)，提出一種結(jié)合三維FMF的HFCM水聲數(shù)據(jù)分割算法，以提高水聲數(shù)據(jù)分割的精度和效率。該算法首先選取三維濾波窗口，利用最大熵閾值法計算出模糊閾值；再結(jié)合半高斯模糊隸屬度函數(shù)對水

2、聲數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊中值濾波；最后采用HFCM算法對濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分割。對兩組不同的三維水聲數(shù)據(jù)進(jìn)行分割處理的結(jié)果表明該算法能夠有效地降低噪聲干擾，分割效果要優(yōu)于未濾波的HFCM以及均衡FMF的HFCM分割算法，并且在分割效率上要明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的模糊C均值算法。
　　其次，為了獲得良好的水聲數(shù)據(jù)三維顯示效果，設(shè)計不透明度傳輸函數(shù)和顏色傳輸函數(shù)。首先將體數(shù)據(jù)的標(biāo)量值映射為不透明度值；再計算體數(shù)據(jù)的梯度，根據(jù)所有體數(shù)據(jù)點(diǎn)的梯度幅值設(shè)計不透明

3、度傳輸函數(shù)，最終設(shè)計出基于標(biāo)量值和梯度幅值的二維不透明度傳輸函數(shù)；然后設(shè)計了把標(biāo)量值、梯度幅值以及二階導(dǎo)數(shù)映射到HSV彩色空間的顏色傳輸函數(shù)。將設(shè)計的傳輸函數(shù)應(yīng)用到體繪制中，相比于標(biāo)量值不透明度傳輸函數(shù)，引入梯度的二維不透明度傳輸函數(shù)的繪制結(jié)果強(qiáng)化了邊界信息，突出了目標(biāo)。顏色傳輸函數(shù)的設(shè)計使得水下物體更加容易辨識。
　　本文首先對水聲數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪分割處理，然后設(shè)計不透明度和顏色傳輸函數(shù)，利用光線投射算法對處理后的水聲數(shù)據(jù)進(jìn)行體繪制