三维矢量数据矿山模型算法研究及在Blender中的应用

发布时间：2017-10-12 04:10

  本文关键词：三维矢量数据矿山模型算法研究及在Blender中的应用

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【摘要】：未来世界是资源整合的世界,数字化矿山的发展离不开各种技术资源的整合。把虚拟现实技术资源和仿真技术资源整合到矿山应用中,是数字化矿山的重要议题。将这两种技术运用于矿山建设及生产管理的基础是矿山模型的快速、智能、准确的三维可视化。本文论述的矿山模型主要指地下矿山人工构筑物模型和矿山散体模型如井巷,硐室,围岩碎块及矿块等。模型数据的组织方式决定了模型构建的准确性。矢量数据结构数据存储冗余低,结构简单,精度高且能很好地表现出地理实体的空间分布特征,另外三维动画开源软件Blender模型数据结构是基于点线面体的三维矢量数据结构。因此以Blender为可视化平台构建矿山模型时,利用三维矢量数据结构组织模型数据可以使模型构建更加方便、模型准确度更高,同时可利用Blender的python应用接口实现Blender与外部资源进行数据交换,为Blender作为数字化矿山建设资源整合的平台创造基础条件。本文试图通过Python计算机语言实现矿山模型构建算法,根据原始矿山数据计算出矿山模型的可视化三维矢量数据,然后以Blender为可视化平台完成对矿山模型的三维自动建模及矿山应用。研究结果表明,以Blender为平台,根据模型几何算法自动生成的三维矢量数据模型,不仅可以准确表达地下矿山人工构筑物模型,还可以作为溜井仿真试验中散体矿石模型以及采空区冒落模拟中组成围岩的单元实体模型。
【关键词】：虚拟仿真 三维矢量数据 Python Blender 模型构建算法
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD67
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 研究背景与意义9-10
• 1.2 三维矢量数据模型数据结构与算法分析10-12
• 1.2.1 矢量数据结构与栅格数据结构10-11
• 1.2.2 三维矢量数据矿山模型算法分析11-12
• 1.3 三维矢量数据矿山模型的研究现状分析12
• 1.4 研究内容与技术路线图12-14
• 第2章 可视化平台及实现方法14-22
• 2.1 Blender简介14-16
• 2.1.1 Blender特点15
• 2.1.2 刚体运动仿真环境15-16
• 2.2 算法实现方法16-22
• 2.2.1 编程语言的介绍16-18
• 2.2.2 Python编程语言18-19
• 2.2.3 Python宏包Sympy19-20
• 2.2.4 Python与Blender的交互20-22
• 第3章 三维矢量数据模型几何元素的空间位置关系算法研究22-27
• 3.1 基本几何元素的空间位置关系22
• 3.2 点与线、面、体的空间位置关系判定22-25
• 3.2.1 点与线、面位置关系判定算法研究与实现22-24
• 3.2.2 点与体位置关系判定算法研究与实现24-25
• 3.3 其它几何元素对象之间的位置关系的判定25-26
• 3.3.1 线与面位置关系判定算法分析25
• 3.3.2 线与体的位置关系判定算法分析25-26
• 3.3.3 面与体的位置关系判定算法分析26
• 3.3.4 体与体的位置关系判定算法分析26
• 3.4 小结26-27
• 第4章 矿山人工构筑物模型的算法研究与实现27-39
• 4.1 井巷模型自动建模的算法研究与实现27-34
• 4.1.1 数据录入保存及自动生成流程27-29
• 4.1.2 井巷模型的生成算法研究与实现29-34
• 4.2 矿山其它人工构筑物模型的生成算法分析34-35
• 4.3 体模型之间的包含关系处理算法研究与实现35-38
• 4.3.1 包含关系处理算法分析35-36
• 4.3.2 井巷的相交处理36-37
• 4.3.3 多进程计算37-38
• 4.4 应用实例38-39
• 第5章 三维矢量数据矿山模型的扩展应用39-47
• 5.1 溜井放矿三维模拟仿真39-42
• 5.1.1 前期准备39-40
• 5.1.2 散体矿石的程序化自动生成40-41
• 5.1.3 溜井放矿仿真实验结果及分析41-42
• 5.2 采空区冒落模拟实验42-47
• 5.2.1 Gmsh42-43
• 5.2.2 采空区围岩的单元实体建模43-45
• 5.2.3 采空区冒落模拟45-47
• 第6章 结论与展望47-49
• 6.1 结论47
• 6.2 展望47-49
• 致谢49-50
• 参考文献50-53
• 附录 1 shaft_roadway_3d（自动处理井巷相交）53-70
• 附录 2 Circle（计算巷道数据）70-72
• 附录 3 create3CenteredArch（计算三心拱截面特征节点）72-74
• 附录 4 createFaces（生成面列表）74-75
• 附录 5 handle_arch（计算弧形巷道中心节点）75-76
• 附录 6 readfile（读取原始数据）76-77
• 附录 7 two_bottom_vertices（计算巷道两侧端点）77-78
• 附录 8 generation_inblender（在Blender中生成模型）78-79
• 附录 9 slope_ramp_and_more（计算斜井和竖井的模型数据）79-82
• 附录10 代码使用说明82-84
• 附录11 攻读硕士学位期间发表的论文84-85
• 附录12 攻读硕士学位期间参加的科研项目85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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5 熊绵国;朱权洁;刘晓云;吕垒;盛建龙;;基于Blender的矿山井巷模型自动生成研究[J];武汉科技大学学报;2012年04期

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本文编号：1016565