海洋污染是目前世界面臨最重要的環(huán)境問題之一,針對大規(guī)模海面模擬時海面網(wǎng)格建模計(jì)算量大,以及海洋表面污染物擴(kuò)散細(xì)節(jié)不足的問題,提出一種結(jié)合投影網(wǎng)格和元胞自動機(jī)的方法來動態(tài)模擬大規(guī)模海洋表面污染物的擴(kuò)散漂移.首先,利用投影網(wǎng)格算法進(jìn)行海面建模,以減少計(jì)算量;其次,采用二維元胞自動機(jī)對海面中污染物的擴(kuò)散漂移過程進(jìn)行模擬,并引入濃度因子增加元胞自動機(jī)模擬污染物擴(kuò)散的細(xì)節(jié),利用高斯平滑濾波改善傳統(tǒng)邊界細(xì)節(jié)不足;然后,采用四叉樹算法簡化海面網(wǎng)格,提高繪制效率.最后,設(shè)計(jì)多組分析對比實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,該方法能在實(shí)時狀態(tài)下,繪制具有真實(shí)感的大規(guī)模海面污染物擴(kuò)散.

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【部分圖文】：

圖1優(yōu)化的投影網(wǎng)格算法示意圖

傳統(tǒng)的投影網(wǎng)格算法通過在投影空間中創(chuàng)建規(guī)則的網(wǎng)格，并將網(wǎng)格投影到世界空間中的基準(zhǔn)平面上，最后根據(jù)高度場函數(shù)移動頂點(diǎn)．但是當(dāng)視線方向與基準(zhǔn)平面平行時，視線方向與基準(zhǔn)平面不相交，該算法失效．同時視點(diǎn)高度小于基準(zhǔn)平面時，該算法也會出現(xiàn)問題．為解決上述問題，應(yīng)用改進(jìn)的投影網(wǎng)格算法，通過引....

圖2四叉樹算法簡化網(wǎng)格示意圖

在大規(guī)模海面的污染物擴(kuò)散模擬過程中，元胞自動機(jī)和投影網(wǎng)格需要大量的離散數(shù)據(jù)，簡單的數(shù)據(jù)存儲往往會降低繪制速率．引入四叉樹算法提高場景繪制速率．將海面平面分割成四個相等的四邊形，依次迭代細(xì)分，直到滿足繪制的網(wǎng)格分辨率或給定的閾值為止．每次迭代出的四邊形都為四叉樹的一個節(jié)點(diǎn)，每個節(jié)點(diǎn)....

圖3不同分辨率下模擬海面與文獻(xiàn)[1]對比實(shí)驗(yàn)

圖4中為本文算法與文獻(xiàn)[3]海面波浪效果圖，圖4(a)為文獻(xiàn)[3]模擬的海面，從圖中可以看出，文獻(xiàn)[3]模擬的海面波浪真實(shí)，但文獻(xiàn)[3]并沒有考慮海面存在污染物的情況;而圖4(b)為本文拓展海面存在污染物時海面波動的效果圖，在實(shí)時的條件下，大大提高真實(shí)感．圖4與文獻(xiàn)[3]對比實(shí)....

圖4與文獻(xiàn)[3]對比實(shí)驗(yàn)

圖3不同分辨率下模擬海面與文獻(xiàn)[1]對比實(shí)驗(yàn)圖5展示不同時刻污染物的擴(kuò)散狀態(tài)．隨時間變化以及不同區(qū)域濃度因子的變化，污染物擴(kuò)散的范圍以及顏色的效果呈現(xiàn)不同狀態(tài)，顯著提高真實(shí)性．

本文編號：3890654