基于VTK的海底声纳数据实时三维建模软件设计

论文摘要

随着水声处理技术在深海打捞、航道勘测等诸多领域的广泛应用,开展相关领域的三维声纳数据实时处理技术研究有着重要的工程应用价值与理论研究意义。本文针对海底声纳数据实时三维建模与显示需求,研究基于VTK的海底声纳数据实时三维建模与显示软件系统。首先研究了三维建模与显示系统的总体框架结构,然后对软件系统各个子模块——网络数据实时收发、实时存储、三维声纳数据实时建模和显示模块分别进行了详细设计,最后对整个系统提出了测试方案和测试流程,并演示相关测试结果,本文内容如下：第一章论述了课题的意义,并详细介绍了声纳数据三维建模相关技术的发展现状,说明了本文所要研究的主要内容。第二章介绍了VTK的层次结构和总体功能,详细论述了使用VTK进行图形开发的技术要点。第三章设计了整个系统的框架结构和功能组成,并对系统各子功能进行了模块划分和线程设计,研究了线程间同步机制和相关通讯协议。第四章详细论述了系统各个软件子模块——网络数据实时收发、实时存储、三维声纳数据实时建模和显示模块设计与实现,并重点介绍了可视化模块的设计思路。第五章深入研究了单帧重建、实时配准和多帧拼接等相关可视化算法。第六章给出了整个系统的测试情况,包括模拟数据生成方案、可视化功能的实时性测试方案以及相关的测试结果。第七章给出了本课题的主要结论,并对该系统的进一步开发进行了展望。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题意义
• 1.2 相关技术现状
• 1.3 主要研究内容
• 2 VTK图形编程函数库
• 2.1 概述
• 2.2 VTK基本构成
• 2.3 VTK技术要点
• 2.4 本章小结
• 3 软件总体设计
• 3.1 系统组成及功能概述
• 3.2 模块总体架构
• 3.2.1 系统模块
• 3.2.2 系统线程
• 3.3 模块和线程间通信
• 3.3.1 模块间的数据传递
• 3.3.2 线程同步
• 3.4 本章小结
• 4 软件模块设计
• 4.1 网络数据收发模块
• 4.1.1 网络编程基础知识
• 4.1.2 网络通讯基本模型
• 4.1.3 网络数据收发模块设计
• 4.1.4 数据接收线程设计
• 4.2 存储模块
• 4.2.1 编程基础知识
• 4.2.2 存储模块设计
• 4.3 可视化模块
• 4.3.1 模块总体设计
• 4.3.2 单帧重建单元
• 4.3.3 配准单元
• 4.3.4 拼接单元
• 4.4 显示模块
• 4.4.1 模块整体设计
• 4.4.2 设置显示方式
• 4.4.3 辅助显示工具
• 4.5 本章小结
• 5 可视化算法
• 5.1 单帧重建算法
• 5.2 配准算法
• 5.3 拼接算法
• 5.4 本章小结
• 6 系统测试
• 6.1 模拟数据来源
• 6.1.1 环境场景建立
• 6.1.2 采样过程
• 6.2 功能测试
• 6.2.1 测试目的
• 6.2.2 实时单帧重建测试
• 6.2.3 实时场景重建测试
• 6.2.4 显示功能测试
• 6.3 本章小结
• 7 结论和展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 作者简历