基于矿山三维模型的二维图形生成研究

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数字矿山是在矿山领域内以三维坐标信息，及其相互关系为基础组成的一个信息框架，并在该框架内嵌入我们所获得的信息的总称。其中矿山三维建模与可视化是实现数字化采矿的关键技术之一，在其基础上发展起来的二维图形生成技术已经成为国内外学者研究的热点之一。
　　二维图形生成技术是根据构建的三维模型，利用计算机图形设备和计算机图形学生成、处理、显示图形的各种原理、算法、方法和技术，通过轴测投影、平行投影和透视投影实现三维模型向二维图形的变换，生成各种平面图，剖面图，投影图，柱状图等，并将其输出为标准的工程图纸，从而指导各行各业的生产建设与管理。同时，可在任何视点生成二维投影图，进行平移、放大（缩小）、旋转的变换，达到既可以清楚地显示图形某一部分的细节，又可以观察图形的整体效果的目的。
　　本文主要就基于矿山三维模型的二维图形生成进行了研究，并对一些技术问题提出相应的解决方法。
　　⒈三维模型到二维图形的投影转换及隐藏线消除
　　根据矿山模型数据文件构建三维线框模型，并根据该模型数据文件的几何信息与拓扑关系的特点，设计了一个隐藏线消除方法，该方法结合前向面后向面判别、包含检验及深度测试等方法，利用三维模型中点、线、面的遮挡关系和视平面域上的包含性规则，进行边界线段的显、隐检测，确定并且只绘制可见线段，实现隐藏线的消除。
　　⒉二维图形生成系统的相关功能
　　二维图形生成系统还具有在任意视点生成投影图、添加裁剪面实现任意局部剖切生成剖面图和按比例缩放等功能。在任意视点生成投影图可以实现从不同位置和角度观察图形；添加裁剪面实现局部剖切，可以实现对三维模型的局部剖切，能够清晰地表达物体的内部结构；通过对二维图形的任意比例缩放，实现了既可以观察图形整体效果，又能观察局部细节的目标。
　　⒊图形裁剪算法的研究
　　针对裁剪问题提出一种基于分区与串联编码的多边形裁剪算法，该算法将分区与串联编码方法引入到矩形窗口的多边形裁剪算法当中，简单而迅速地舍弃绝大多数窗外边,，保留所有窗内边，避免了许多不必要的求交运算。该算法还采用了较为简单的单循环链表来存储多边形和交点，降低了数据结构的复杂性。最后通过实验分析得出了算法的适用条件及不足之处。
　　二维图形的生成是建设数字矿山的一个重要内容，也是实现数字化采矿的关键技术之一。开发与应用矿山领域的二维图形生成系统，对于提高我国矿业生产建设和管理的信息化水平，有效地指导矿业开发，减少矿产勘查的风险等具有重要的意义。

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作者
冯双恒;
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作者单位

山东科技大学;

展开▼
授予单位山东科技大学;
学科计算机应用技术
授予学位硕士
导师姓名杜学东;
年度 2011
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 TP391.41;
关键词
数字矿山; 三维模型; 二维图形生成; 裁剪算法; 隐藏线消除;

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