[發(fā)明專利]基于海洋物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)格等值線繪制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810573914.5
• 申請(qǐng)日: 2018-06-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108776999B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊嘉琛;趙啟明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T17/20
• 分類號(hào): G06T17/20
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 程毓英

本發(fā)明涉及一種基于海洋物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)格等值線繪制方法，包括下列步驟：基于海洋互聯(lián)網(wǎng)的多傳感器之間的信息交互和采集，進(jìn)行傳感器數(shù)據(jù)預(yù)處理和分布式融合操作；在所有數(shù)據(jù)點(diǎn)的整個(gè)空間進(jìn)行網(wǎng)格劃分；對(duì)每個(gè)網(wǎng)格中的數(shù)據(jù)點(diǎn)計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)差和均值的計(jì)算，并計(jì)算所有數(shù)據(jù)點(diǎn)和均值的差值，得到一個(gè)數(shù)據(jù)列表，比較列表中的每個(gè)數(shù)據(jù)值與三倍標(biāo)準(zhǔn)差的大小，若數(shù)據(jù)值大于三倍的標(biāo)準(zhǔn)差，則以該區(qū)域繼續(xù)循環(huán)第二步和第三步的網(wǎng)格構(gòu)建，直到滿足要求；將數(shù)據(jù)點(diǎn)按連接規(guī)則進(jìn)行連接，將整個(gè)網(wǎng)格空間構(gòu)造成三角網(wǎng)格，對(duì)數(shù)據(jù)稀疏的網(wǎng)格，采取進(jìn)一步的三角網(wǎng)格劃分；根據(jù)權(quán)重的分配進(jìn)行等值線繪制，通過(guò)三角網(wǎng)格后會(huì)尋找下一個(gè)三角網(wǎng)格，直到遍歷所有三角網(wǎng)格后表明等值線追蹤結(jié)束；可視化處理。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于海洋數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，涉及基于海洋物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)格等值線繪制方法。

背景技術(shù)

海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究越來(lái)越受到人們的關(guān)注,各傳感器通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)的信息交互在海洋環(huán)境探測(cè)系統(tǒng)中占有重要地位，為了保護(hù)和利用海洋資源，海洋信息的采集和處理刻不容緩。物聯(lián)網(wǎng)主要是把傳感器和網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，其目的是使對(duì)象和對(duì)象之間相互通信，達(dá)到更高的工作效率和節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本。在現(xiàn)有的海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)區(qū)，通過(guò)多傳感器搭建的物聯(lián)網(wǎng)，傳感器協(xié)作感知、收集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)的對(duì)象信息，并向觀察者發(fā)送信息，可以實(shí)時(shí)獲取和檢測(cè)海洋環(huán)境。但現(xiàn)有的海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)并沒(méi)有真正實(shí)現(xiàn)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)的智能化，因此大數(shù)據(jù)的處理和可視化顯示已經(jīng)成為海洋工程的關(guān)鍵問(wèn)題。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于海洋大數(shù)據(jù)的可視化處理還不夠完善，在溫度、壓力等因素的等值線繪制算法和應(yīng)用都有很大的提高空間，將等值線的繪制應(yīng)用到海洋數(shù)據(jù)可視化顯示中來(lái)已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供基于海洋物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)格等值線繪制方法，在多傳感器信息交互和分布式融合采集數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格劃分和細(xì)化三角劃分，加入了三角重心插值算法，對(duì)海洋數(shù)據(jù)進(jìn)行等值線的可視化繪制。技術(shù)方案如下：

基于海洋物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)格等值線繪制方法，包括下列步驟：

第一步：基于海洋互聯(lián)網(wǎng)的多傳感器之間的信息交互和采集，對(duì)包括溫度、氣壓、深度在內(nèi)的海洋信息進(jìn)行傳感器數(shù)據(jù)預(yù)處理和分布式融合操作；

第二步：在所有數(shù)據(jù)點(diǎn)的整個(gè)空間進(jìn)行網(wǎng)格劃分，依據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)量的大小和數(shù)據(jù)點(diǎn)的密集程度，將整個(gè)空間分為n*n的規(guī)則網(wǎng)格，再對(duì)細(xì)化之后的網(wǎng)格數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；

第三步：對(duì)每個(gè)網(wǎng)格中的數(shù)據(jù)點(diǎn)計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)差和均值的計(jì)算，并計(jì)算所有數(shù)據(jù)點(diǎn)和均值的差值，得到一個(gè)數(shù)據(jù)列表，比較列表中的每個(gè)數(shù)據(jù)值與三倍標(biāo)準(zhǔn)差的大小，若數(shù)據(jù)值大于三倍的標(biāo)準(zhǔn)差，則以該區(qū)域繼續(xù)循環(huán)第二步和第三步的網(wǎng)格構(gòu)建，直到滿足要求；

第四步：將數(shù)據(jù)點(diǎn)按連接規(guī)則進(jìn)行連接，將整個(gè)網(wǎng)格空間構(gòu)造成三角網(wǎng)格，對(duì)數(shù)據(jù)稀疏的網(wǎng)格，采取進(jìn)一步的三角網(wǎng)格劃分，為三角網(wǎng)格的每一條棱邊依次分配W₁＝1、W₂＝2、W₃＝3三個(gè)比重?cái)?shù)值，判斷三角網(wǎng)格的棱邊是否存在等值點(diǎn)，存在等值點(diǎn)時(shí)采用三角重心點(diǎn)插算法，對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行數(shù)據(jù)插值；

第五步：將包含邊界的三角網(wǎng)格作為等值線搜索的起始網(wǎng)格，將該網(wǎng)格棱邊上的點(diǎn)作為等值線起點(diǎn)，然后標(biāo)記該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的傳感器數(shù)據(jù)值作為目標(biāo)值，在網(wǎng)格中找到所有等于該目標(biāo)值的數(shù)據(jù)點(diǎn)，根據(jù)權(quán)重的分配進(jìn)行等值線繪制，通過(guò)三角網(wǎng)格后會(huì)尋找下一個(gè)三角網(wǎng)格，直到遍歷所有三角網(wǎng)格后表明等值線追蹤結(jié)束；

第六步：在等值線追蹤結(jié)束之后，網(wǎng)格中的點(diǎn)和線被分配完，利用三階Bezier曲線來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)平滑操作；

第七步：對(duì)等值線進(jìn)行可視化圖形顯示和處理，加入利用哈希表存儲(chǔ)的查找優(yōu)化算法，其中每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的值都對(duì)應(yīng)唯一的鍵值，在查找時(shí)采用二分查找，即從中間的位置開(kāi)始查找，分成兩個(gè)區(qū)間，再對(duì)子區(qū)間進(jìn)行二分查找。