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航海模拟器视景系统中使用波数谱的海浪绘制
| 论文题名： | 航海模拟器视景系统中使用波数谱的海浪绘制 |
| 关键词： | 航海模拟器;视景系统;海浪绘制;波数谱 |
| 摘要： | 逼真的海浪绘制有助于提高航海模拟器视景系统的环境真实感。本文选择使用波数谱法作为航海模拟器视景系统的海浪绘制算法，对该算法进行了详细研究。 Phillips谱是使用波数谱法常用的波数谱，但该谱的谱常数在相关文献中并未给出。分析了Phillips谱的结构，发现Phillips谱的频率谱与P-M谱接近，令P-M谱与Phillips谱具有相同的势能，计算出Phillips谱的谱常数，解决了实际应用中谱常数依据不足的问题。用Phillips谱进行绘制，绘制结果出现波幅畸变;用其他波数谱进行绘制，也出现波幅畸变。针对该问题，提出了波幅畸变的校正方法。使用波数谱法由Tessendorf提出。重新推导了使用波数谱法，得到的海面高程和Choppy波向量的傅里叶系数均包含波数谱和波数向量离散积分域面积。比较发现，Tessendorf的傅里叶系数不包含波数向量离散积分域面积，这导致绘制结果出现波幅畸变。根据本文推导结果，对傅里叶系数进行修正，波幅畸变问题得到解决。osgOcean等开源程序使用了Tessendorf的算法，这些开源程序使用人为方法减小过大的振幅，这种人为方法虽有效但缺少理论依据。上述开源程序的海浪势能与本文方法的海浪势能接近，这印证了本文方法的有效性。 采用以海面质点垂直方向加速度为判据的方法绘制白浪，在该方法中提出了一种连续型白浪覆盖率模型。给出了海面质点垂直方向加速度的快速傅里叶逆变换形式。该模型用海面质点垂直方向加速度计算白浪覆盖率，模型参数通过标准遗传算法确定，通过调整参数可控制白浪消逝的时间。该模型计算的白浪覆盖率的均值与使用统计模型计算的白浪覆盖率相等。将计算所得的白浪覆盖率作为融合因子融合海面像素颜色和白浪纹理颜色，实现白浪的实时绘制。绘制的白浪可以较准确的反映风对白浪的影响，与实拍照片接近，符合蒲式风级的描述。 |
| 作者： | 陈丽宁 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 金一丞 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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