一種電磁環(huán)境復(fù)雜度快速網(wǎng)格剖分顯示方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電磁環(huán)境的可視化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于電子地圖的電磁環(huán)境 復(fù)雜度快速網(wǎng)格剖分顯示方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 基于電子地圖的電磁環(huán)境反映一定區(qū)域內(nèi)電磁活動(dòng)情況，廣泛應(yīng)用于各社會(huì)領(lǐng) 域，實(shí)現(xiàn)電磁環(huán)境準(zhǔn)確、動(dòng)態(tài)、快速繪制具有重要意義。
[0003] 等值線常用的繪制方法有矩形網(wǎng)格法和三角形網(wǎng)格法。矩形網(wǎng)格法適用于分布均 勻或具有一定規(guī)律性的采樣數(shù)據(jù)，有兩個(gè)主要缺點(diǎn)：一是在網(wǎng)格構(gòu)建過(guò)程中需要通過(guò)插值 計(jì)算出網(wǎng)格點(diǎn)，因此不能保持原始數(shù)據(jù)精度；二是規(guī)則矩形網(wǎng)格模型存在數(shù)據(jù)冗余，對(duì)分布 不均勻的采樣數(shù)據(jù)搜索效率低，從而影響了等值線生成的效率。
[0004] 三角形網(wǎng)格法是用計(jì)算幾何的方法剖分離散數(shù)據(jù)點(diǎn)，進(jìn)行等值點(diǎn)的判斷和等值線 的追蹤，并按照一定原則連成一系列三角形的過(guò)程。Delaunay三角網(wǎng)是常用的三角形網(wǎng)格 生成方法。具有兩個(gè)非常重要的性質(zhì)空外接圓性質(zhì)和最大最小角性質(zhì)：空外接圓性質(zhì)是指 在由離散點(diǎn)集形成的Delaunay三角網(wǎng)中，其每個(gè)三角形的外接圓均不包含點(diǎn)集中的其他 任意點(diǎn)；最大最小角性質(zhì)是指在由離散點(diǎn)集形成的所有三角網(wǎng)中，Delaunay三角網(wǎng)的最小 角度是最大的。這兩個(gè)性質(zhì)決定了Delaunay三角網(wǎng)的唯一性和保凸性，是二維平面三角網(wǎng) 中性能最好的，具有極大的應(yīng)用價(jià)值。
[0005] 傳統(tǒng)的Delaunay三角網(wǎng)格的逐點(diǎn)插入生成算法，基本步驟如下：
[0006] 1、將散點(diǎn)按X坐標(biāo)的升序或降序排列；
[0007] 2、構(gòu)建第一個(gè)三角形，使得這個(gè)三角形足夠大，以包納所有的邊界點(diǎn)和散點(diǎn)；
[0008] 3、逐個(gè)添加邊界點(diǎn)到三角網(wǎng)中，按照逐點(diǎn)插入法并結(jié)合優(yōu)化算法進(jìn)行優(yōu)化；
[0009] 4、邊界點(diǎn)全部加入后，由于此時(shí)三角形還沒(méi)有跨越邊界的現(xiàn)象，只要判斷三角形 的重心是否落在計(jì)算區(qū)域之內(nèi)，刪除落在計(jì)算區(qū)域之外的三角形；
[0010] 5、逐個(gè)添加散點(diǎn)到三角網(wǎng)中。如果散點(diǎn)不在任何一個(gè)三角形中，則表明點(diǎn)落在 了計(jì)算區(qū)域之外，應(yīng)刪除此點(diǎn)而不添加到三角網(wǎng)中，每添加一點(diǎn)都要按照優(yōu)化算法進(jìn)行優(yōu) 化；
[0011] 6、按照步驟5實(shí)施直到添加完所有的散點(diǎn)，就得到Delaunay三角網(wǎng)格。
[0012] 上述常規(guī)Delaunay三角網(wǎng)生成算法包括兩個(gè)基本步驟：一是定位，即找到包含新 點(diǎn)的三角形；二是更新，即形成新的三角形。傳統(tǒng)Delaunay算法要遍歷整個(gè)三角網(wǎng)，計(jì)算每 個(gè)三角形的外接圓和半徑，需要多次執(zhí)行三角函數(shù)、開(kāi)方、平方、除法等運(yùn)算，特別是在電磁 環(huán)境采樣數(shù)據(jù)量大的情況下，計(jì)算量非常大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 鑒于現(xiàn)有等值線繪制方法的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種基于電子地圖 的電磁環(huán)境復(fù)雜度快速網(wǎng)格剖分顯示方法，具有計(jì)算量小、可滿足電磁環(huán)境實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)繪制 的三角網(wǎng)格剖分及電磁云圖的植染。
[0014] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0015] 一種基于電子地圖的電磁環(huán)境復(fù)雜度快速網(wǎng)格剖分顯示裝置，包括電采集器、處 理器和顯示器，采集器通過(guò)無(wú)線或有線網(wǎng)絡(luò)與處理器相連，處理器輸出端通過(guò)電纜與顯示 器相連；所述采集器為電磁環(huán)境數(shù)據(jù)采集器，包括若干個(gè)電磁頻譜監(jiān)測(cè)固定臺(tái)站，每個(gè)電磁 頻譜監(jiān)測(cè)固定臺(tái)站由偵測(cè)設(shè)備、頻譜儀、監(jiān)測(cè)儀、傳感器設(shè)備組成；所述處理器由電磁頻譜 數(shù)據(jù)處理中心和數(shù)據(jù)庫(kù)組成，所述顯示器為用于將電磁環(huán)境數(shù)據(jù)直觀地顯示出來(lái)的快速網(wǎng) 格剖分顯示器。
[0016] -種電磁環(huán)境復(fù)雜度快速網(wǎng)格剖分顯不方法，包含：將散點(diǎn)按X坐標(biāo)的升序或降 序排列及構(gòu)建第一個(gè)三角形，使得這個(gè)三角形足夠大，以包納所有的邊界點(diǎn)和散點(diǎn)；還包含 下列順序的步驟：
[0017] (1)采用"向量外積"的方法對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行Delaunay三角形定位；
[0018] (2)采用"向量的夾角公式"進(jìn)行三角形的更新；
[0019] (3)對(duì)三角網(wǎng)進(jìn)行等值邊的搜索、等值點(diǎn)的確定和等值線的追蹤，得到等值線圖；
[0020] (4)進(jìn)行電磁云圖渲染，得到電磁環(huán)境等級(jí)顯示圖，并采用三次B樣條算法進(jìn)行平 滑處理。
[0021] 一種電磁環(huán)境復(fù)雜度快速網(wǎng)格剖分顯示方法，所述三角形定位，是采用判斷向量 外積正負(fù)的方法，三角形的三個(gè)頂點(diǎn)依次首尾相接構(gòu)成向量和C4 ;待添加邊界 點(diǎn)P與三個(gè)頂點(diǎn)依次相連構(gòu)成向量^、盈3和(_7>,計(jì)算三個(gè)向量外積，若都為正，則點(diǎn)P 在三角形內(nèi)部；否則，點(diǎn)P在向量外積為負(fù)的一邊外側(cè)。
[0022] -種電磁環(huán)境復(fù)雜度快速網(wǎng)格剖分顯示方法，所述三角形的更新，是采用向量夾 角公式判斷點(diǎn)與三角形外接圓的位置關(guān)系，從而決定是否需要進(jìn)行三角形的更新。若三角 形外接圓內(nèi)不包含其它頂點(diǎn)，則說(shuō)明其是一個(gè)Delaunay三角網(wǎng)否則，此三角形需要優(yōu)化更 新。
[0023] -種電磁環(huán)境復(fù)雜度快速網(wǎng)格剖分顯示方法，所述等值邊的搜索包括：閉合等值 線對(duì)應(yīng)等值邊系列的搜索和非閉合等值線對(duì)應(yīng)等值邊系列的搜索，所有等值邊的搜索完畢 后，用線性插值方法尋找等值邊上的等值點(diǎn)，將等值點(diǎn)有序連接即完成等值線的追蹤。
[0024] 一種電磁環(huán)境復(fù)雜度快速網(wǎng)格剖分顯示方法，所述平滑處理是對(duì)電磁環(huán)境等值線 進(jìn)行光滑處理，采用的B樣條算法具有保凸性和局部修改性的特點(diǎn)，計(jì)算量小，易于實(shí)現(xiàn)。
[0025] 由于采用如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下實(shí)施的優(yōu)越性：
[0026] (1)三角剖分中定位和更新時(shí)分別采用"向量外積"方法和"向量的夾角公式"方 法，與傳統(tǒng)Delaunay算法遍歷整個(gè)三角網(wǎng)相比，大大減少了三角網(wǎng)格繪制的計(jì)算量。
[0027] (2)電磁環(huán)境等級(jí)顯示圖的各級(jí)電磁環(huán)境分布范圍明確，利于快速分析區(qū)域電磁 環(huán)境。
[0028] (3)電磁環(huán)境插值顯示圖更加貼合實(shí)際，能夠更加準(zhǔn)確地把握電磁復(fù)雜度變化趨 勢(shì)。
【附圖說(shuō)明】
[0029] 圖1為本發(fā)明采集、處理和顯示過(guò)程原理的方框圖；
[0030]圖2為三角形向量外積.4戶、5/3和C73的向量示意圖；
[0031] 圖3(a)為點(diǎn)P在ADEF內(nèi)部三角形中點(diǎn)的定位向量示意圖；
[0032] 圖3(b)為點(diǎn)P在ADEF外部三角形中點(diǎn)的定位向量示意圖；
[0033] 圖4為本發(fā)明三角網(wǎng)的更新的向量示意圖；
[0034] 圖5為本發(fā)明電磁環(huán)境等級(jí)顯示圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 以下結(jié)合附圖與具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，附圖僅用于示例目的，而不 是限制本發(fā)明的使用范圍。
[0036] 如圖1所示，一種基于電子地圖的電磁環(huán)境復(fù)雜度快速網(wǎng)格剖分顯示裝置，包括 電采集器、處理器和顯示器，采集器通過(guò)無(wú)線或有線網(wǎng)絡(luò)與處理器相連，處理器輸出端通過(guò) 電纜與顯示器相連；所述采集器為電磁環(huán)境數(shù)據(jù)采集器，包括若干個(gè)電磁頻譜監(jiān)測(cè)固定臺(tái) 站，每個(gè)電磁頻譜監(jiān)測(cè)固定臺(tái)站由偵測(cè)設(shè)備、頻譜儀、監(jiān)測(cè)儀、傳感器設(shè)備組成