三维加速度

三维加速度（精选5篇）

三维加速度 篇1

引言

传感器的标定是指在明确传感器的输入输出关系的前提下,利用某种标准器具或已知输入对传感器进行标度。

标定的基本方法是利用标准仪器产生已知的非电量(如标准力、压力、位移等),或已知输入作为输入量,作用于待标定的传感器,然后将传感器的输出量与输入的标准量做比较,获得一系列标准数据或曲线。

1 加速度传感器的结构

加速度传感器主要由质量块和弹性体组成,见图1。为了防止测量时过载而造成传感器的破坏,外加了如图2所示的保护罩。保护罩空套在弹性体及惯性质量块外,通过螺钉和垫片与弹性体的基座相联结。

2 传感器的静态标定方法

静态标定是指在静态标准条件下,对传感器的静态特性,如:静态灵敏度、非线性、滞后、重复性等指标的确定。

1.分度头夹臂2.传感器外廓

静态特性标定的过程及步骤如下:

①将传感器全量程(测量范围)分成若干个等间隔点。

②根据传感器量程分点情况,由小到大中间逐渐一点一点的输入标准量值,输入过程应尽量缓慢,并记录下与各输入值相对应的输出值。

③将输入值再由大到小逐点减少下来,同时记录相应的各输出值。

④按②、③步骤所进行的过程,对传感器进行正、反行程反复循环多次测试,将得到的输出、输入测试数据用表格列出或画成曲线。

⑤对测试数据进行必要的处理,根据处理结果可以确定出传感器的线性度、滞后、重复性等静态特性指标。

在本次的三维加速度传感器的标定中把重力加速度作为静态标定中的标准量。在实际操作中,图中传感器的Z-Y平面与大地平面垂直,而X轴与分度头的旋转轴重合。手动旋转分度头,记录下三个测量方向上动态应变仪显示屏的输出数字,就可以标定其中两个不与旋转轴重合的方向,并观察对零输入方向(重合轴)的互干扰情况。

这样,当分度头沿其自身转轴顺时针或逆时针旋转时,随着传感器的空间位置的不断变化,在传感器Z轴和Y轴上的重力加速度的分解量也在做有规律的变化。假设图3所示为初始位置,则当传感器沿顺时针方向旋转到图4所示时,在Z轴和Y轴上的重力加速度的分解量与初始位置相比,其变化量分别为:

在开始标定操作之前,首先要对应变仪进行标定,记录标定值见表1。

表2是标定实验中的一组数据。

3 静态标定的MATLAB实现

在实现加速度传感器标定时采用最小二乘法进行直线拟合。设S1矩阵存放某一轴的进程值,S2矩阵存放同一轴的回程值,A矩阵存放加速度值,作为最小二乘法系数矩阵。以表2中Y轴为例,Matlab程序如下:

通过程序运算进程回程及标定曲线分别如图5和图6所示。

其标定结果为:

灵敏度=1.5573με/(m/s2),非线性度=0.0396,回程误差=0.1622。其它各轴的标定均按此方法。

4 结论

本文介绍了三维加速度传感器静态标定方法,为确定全剪切应变式三维加速度传感器静态特性指标提供了依据。

摘要：本文介绍了三维加速度传感器的静态标定方法，并用MATLAB实现对加速度传感器灵敏度、非线性度及回程误差等静态特性的标定。

关键词：三维加速度传感器,静态标定,静态特性,MATLAB

参考文献

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[3]费业泰．误差理论[M]．北京：机械工业出版社．2002．4

[4]郑阿奇．MATLAB实用教程[M]．北京．电子工业出版社．2004

三维加速度 篇2

利用中国大陆东部21个台站的43条面波大圆路径上瑞利面波记录的双台资料,计算出双台间地震面波相速度频散,采用Tarantola概率反演的方法求得相速度频散曲线的分布,并由各处相速度频散曲线反演得到地壳上地幔的三维横波波速图像,进而得到中国东部地壳上地幔的S波速度结构.结果表明:我国大陆东部地壳厚度总体上呈东薄西厚的.趋势,以105°E为界向西地壳厚度逐渐加深到55 km以上,其中有一个北东向的h形地壳厚度的坡度带.豫西及晋南地区为相对薄地壳的地区.大别山地区和泰山附近地区地壳变厚,但秦岭地区地壳不变厚.上地幔低速层上界面的深度在华北地区较浅,为80-90km,在鄂尔多斯、四川东部以及黔湘地区为120-130km.扬子地块东部及华南褶皱系中、东部上地幔顶部速度偏低使低速层的速度反差不明显.滇黔褶皱系的西部在200 km以内的上地幔中未出现低速层.

作 者：徐果明 李光品 王善恩 陈虹 周虎顺 作者单位：徐果明,李光品,周虎顺(中国科技大学地球和空间科学系,合肥,230026)

王善恩(中国地震局分析预报中心,北京,100036)

陈虹(中国地震局地壳应力研究所,北京,100085)

激光三维加速度传感器的结构设计 篇3

加速度测量是传感器领域中最富有挑战性和发展前景的领域之一。高可靠性, 高灵敏度微型化的加速度计越来越为汽车工业、航天、生物和医学等领域所需要[1]。目前国内对加速度传感器的研究主要集中在一维加速度传感器上, 相较之下关于三维加速度传感器研究的报道非常少[2]。最初人们将3个加速度计组合拼装, 用于检测空间加速度, 并取得一定效果。但这种拼装型的传感器结构复杂, 稳定性差、装配困难, 因此需要一体化的三维空间加速度传感器, 以实现对系统的可靠控制。

近年来, 随着半导体微加工技术的发展, 三维加速度传感器的研究在国外得到了迅速发展, 基于不同工作原理的三维加速度传感器纷纷推出, 如压电式、压阻式、电容式等[3,4]。在结构设计上, 有悬臂梁型、双梁型、四梁型、岛型等, 谐振质量块则有单质量块和多质量块等形式。尽管基于半导体微加工技术的微型加速度计是多维加速度计发展的基本方向和热点, 但是, 由于其研制成本高, 使得它没有能够像一维微型加速度计那样得到广泛的应用。

利用光纤的激光传感器因具有抗电磁干扰、适合长距离传感、成本低廉等优点而日益受到重视并得到长足的发展。本文以弹性平膜片与角锥棱镜的组合作为敏感元件, 利用光学干涉原理, 设计了一种可以同时测量三维加速度的激光传感器。

1 结构设计

激光三维加速度传感器的敏感元件其结构如图1所示。其中, 圆形平膜片周边固支, 面向导光光纤B的一侧镀有反射膜。在面向导光光纤A的一侧中心处, 我们通过挠性铰链连接一角锥棱镜, 并在其下表面覆盖上正交光栅, 从而使其构成等效的惯性摆。

传感器的光路系统如图2所示。由激光器发射的光束在光纤耦合器处被分成两路:一路通过光纤A直接进入敏感元件组, 被覆盖正交光栅的角锥棱镜反射后形成两路平行的相干光[5], 分别被光电管X和光电管Y接收;另一路在进入光纤迈克尔逊干涉单元后, 由3dB耦合器再次分光后通过光纤B入射敏感元件组, 在被弹性平膜片反射后顺原光路返回迈克尔逊干涉单元, 最终由Z光电管接收。当待测对象获得一加速度时, 敏感元件组内的平膜片及等效惯性摆因惯性力而发生应变和扭转, 这必会改变光路A和光路B的光程差, 从而使最后产生的干涉条纹移动。通过三个光电管X、Y、Z读取条纹的变化信息, 即可通过光信息而得到膜片的应变量和等效惯性摆的扭转角度, 进而获知待测对象在三维方向上的加速度。

2测量原理

将敏感元件组固定在待测对象上, 当待测对象获得的加速度为a=axi+ayj+azk时, X和Y方向的加速度分量将使惯性摆发生扭转, Z方向分量则使膜片产生纵向应变。

2.1X、Y方向的加速度分量测量

设角锥棱镜在X、Y相应方向的转角和角加速度分别是α、$\frac{\text{d}{}^2\alpha }{\text{d}t{}^2}$和β、$\frac{\text{d}{}^2\beta }{\text{d}t{}^2}$;由力学分析可知, 扰性材料提供的弯矩与转角α、β的正弦成正比, 则根据转动定律有:

(1) 式中J是惯性摆的转动惯量, lc是惯性摆的等效摆长, K是与扰性材料有关的比例系数, m是由棱镜所构成的惯性摆的等效质量。由 (1) 式可以获得计算二维加速度的公式。

当进入敏感元件组的脉冲光束两次经过棱镜下的正交光栅后, 将形成平行的相干光束, 其光程差与激光束的入射角有关, 并在其下方出现一系列干涉条纹, 根据干涉条纹的移动数目Nα和Nβ, 可以计算出α、β[5]:

(3) 式中Aα、Aβ分别是干涉条纹的角宽度。为了分别测出Nα、Nβ, 在X-Y平面上, 两根连接光电管的光纤位置如图3所示。即X、Y光电管读取的分别是各自方向上次级大明纹移动的信息。

2.2Z方向的加速度分量测量

根据弹性力学可得, 当压力P作用在半径为R的圆膜片上某点时, 将引起径向和切向应力, 可表示为:

(4) 式中, r为P的受力点到膜片中心的距离, v为泊松比, h是平膜片的厚度。在加速度Z方向分量作用下, 膜片受到的压力为:

P=-maz (5)

其作用点在膜片中心处。此时, 径向和切向应力具有正最大值, 为:

$\sigma {}_r(0)=\sigma {}_t(0)=\frac{3{\rm P}R{}^2}{8h{}^2}(1+v)$ (6)

根据胡克定律, 应力、应变和弹性模量的关系为:

$\sigma =E\frac{\Delta l}{l}$ (7)

膜片距中心为r处的位移是:

$\Delta z(r)=\frac{3{\rm P}(1-v{}^2)}{16Eh{}^3}(R{}^2-r{}^2){}^2$ (8)

则中心处的位移为:

$\Delta z(0)=\frac{3{\rm P}(1-v{}^2)}{16Eh{}^3}R{}^4$ (9)

根据迈克耳逊干涉原理, 位移与条纹移动数目应满足如下关系:

$\Delta z(0)={\rm N}{}_z\frac{\lambda }{2}$ (10)

式 (10) 中Nz是Z光电管所读取的条纹移动数目。于是由式 (5) 、式 (9) 和式 (10) 可得:

$a{}_z=-\frac{8\lambda Eh{}^3}{3m(1-v{}^2)R{}^4}{\rm N}{}_z$ (11)

式 (11) 中负号表示加速度方向与膜片偏离平衡位置的位移相反。

3数据处理系统

传感器的三维光学信号经过光电转换器进入电子数据处理系统。在电子处理系统中, 经过干涉条纹位移计数、存储即可直接进入Z方向加速度的计算模块;而对于X、Y方向上的分量, 需进一步通过条纹角宽度计算后获得惯性摆的二维转动的角度, 然后计算出惯性摆在X、Y方向上的角加速度。最后, 通过计算合成, 三维加速度的信息被输出显示。

三维加速度激光传感器的数据处理系统原理如图4所示。

4参数及性能指标

为了分析传感器的性能指标, 令待测对象所获的加速度为恒定量, 此时惯性摆处于平衡状态, 则式 (2) 可写成:

分别对上面式 (11) 、式 (12) 微分可得:

在式 (13) 中, K与扰性材料及几何尺寸有关, m和l与角锥棱镜的高H有关。

由文献[5]可知:这种采用折射率较大的透明材料所制成的角锥棱镜, 底面被做上正交光栅, 量程为±35°, 角分辨率达到0.002°～ 0.004°, 同时实现了二维角度的测量。

根据二维角度测量的量程和最小分辨角的技术指标, 并利用 (11) 式～ (13) 式, 即可以给出三维加速度激光传感器的测量范围和分辨率[6,7]。于是本文给出设计参数如表1。

将表1参数带入式 (11) ～式 (13) 可得:

( 1 ) Z方向上的加速度量程: (0～55) km/s2, 最小分辨本领:0.19 m/s2;

( 2 ) X、Y平面上的加速度量程: (0～43) km/s2, 最小分辨本领:2.1 m/s2。

5结论

本文根据二维角度测量和迈克耳逊干涉原理, 在二维加速度激光传感器的基础上设计了一种新型的加速度光纤传感器, 该传感器可以实现对三维加速度的实时测量。与其它类型的加速度传感器相比较, 本文提出的传感器可以实现对三维加速度的高精度测量, 而且对敏感元件的材料特性要求不高, 具有结构一体化, 制作工艺简单, 工作环境适应性强等优点, 因此可应用于振动检测、车辆导航、惯性制导等领域, 发展前景广阔。

参考文献

[1]吴仲城.多维力传感器设计及其应用基础研究.北京:中国科学院智能机械研究所, 2001:1—38

[2]张新, 费业泰.一体化结构三维加速度传感器的设计.传感器与微系统, 2007;26:67—69

[3]Puers R, Reyntijens S.Design and processing experiment of a new miniaturized capacitive triaxial accelerometer.Sensors and Actuators A, 1998;68:125—130

[4]Kwon Kijin.A bulk micromachined three-axis accelerometer using silicon direct bonding technology and polysilicon layer.Sensors and Actuators, 1998;66:105—108

[5]Fang Xiaoyong, Cao Maosheng.Theoretical analysis of2D laser angle sensor and several design parameters.Optics and Laser Technology, 34 (3) :225—229

[6]Fang Xiaoyong, Cao Maosheng.Theoretical analysis of2D laser angle sensor and several design parameters.Optics and Laser Technology, 35 (5) :345—348

三维加速度 篇4

随着测绘科技与计算机技术的发展，GIS作为国民经济建设中的一个重要信息管理系统，已从二维平面图向三维GIS领域延伸拓展，三维电子地图、数字城市等三维GIS的应用已越来越深入到人们的日常生活中。在增强交互功能，提高三维地理场景的逼真与精细程度的同时，漫游速度下降成为了最敏感的技术瓶颈。如何有效提高交互式三维地理场景中的漫游速度，给用户以高速、流畅的操作感受，成为了三维GIS技术发展中的关键问题之一。仅靠硬件加速得到的效果远远达不到用户的期望性能。在三维GIS平台开发中，最关键也是最耗时的工作是三维模型的构建。优化三维地理场景中的模型是有效解决以上问题的一个突破口。

优化三维模型的技术有很多种，但研究内容多数针对特定数据或是某种技术或是具体算法，缺少面向整个三维地理场景构建过程的综合优化方案。本文着重于研究在三维地理场景构建中可实现的模型优化手段，比较在采用了优化技术后的优化效果，提出一种可实现且效果显著的具有普遍适用性的优化综合技术。采用对比优化前后指标的方法，对各项速度优化技术进行研究分析。并通过具体的应用，将其实践到不同尺度的三维地理场景的构建中。

1 漫游速度评价指标

最能直接反映三维场景漫游速度的参数是帧率(Frames Per Second，简称FPS)，即每秒显示帧数，其单位是fps。帧率高可以得到更流畅、更逼真的动画。在进行三维场景漫游交互时，利用帧率作为指标，可以直接衡量其漫游速度与效果。从满足眼睛的生理需求来说，帧率高于16fps时，画面是连贯的;一般而言，30fps就可以满足视觉感官，60fps则可以明显提升交互感和逼真感。

为了尽可能全面的考察各项模型优化技术的效果，本文将漫游过程分成“全景”、“局部”、“平移”、“推进”和“环绕”五个状态，记录不同状态下的平均帧率值，进行逐一对比评测。“全景”为静态远距离鸟瞰整个三维地理场景;“局部”为静态近距离观察细节场景;“平移”为视角以左右平移方式动态漫游;“推进”为视角以前后推进方式动态漫游;“环绕”为视角以旋转环绕方式动态浏览四周场景。为了便于评测记录，分别将5个状态类型编码为：C1：“全景”;C2：“局部”;C3：“平移”;C4：“推进”;C5：“环绕”。

测试所用计算机的软硬件配置如下：WindowsXP系统，OSG三维图形渲染引擎，CPU为酷睿双核2.33GHz，2GB内存，显卡为ATI Radeon HD2400，显存256MB。

2 优化技术与实现

场景的几何复杂度通常是用场景中几何图元的数量来衡量，是帧速率的决定性因素，因而优化技术主要内容即是尽量简化场景。根据数据内容和建模手段的不同，可将三维地理场景分为两类：一类是以场景为基础，在空间上连续分布的地形对象;另一类是以离散实体为特征，以独立的个体而存在的地物对象，包括建筑物、树木、路灯等。本文针对两个内容分别探讨三维地理场景模型的优化技术。

2．1三维地形优化

三维地形是三维地理场景中数据量较大的模型，三维地形优化手段主要是细节层次(Level of Detail，LOD)技术、网格简化等。

三维地形优化测试所用的数据文件为：dem.tif，DEM高程数据，文件大小为785KB，行列数为704×571，分辨率为30米;tex.tif，对应纹理文件，文件大小为28.1MB，像素大小为3 480×2 822，分辨率为6m。

2．1．1细节层次技术

细节层次技术主要是针对大范围的三维场景，建立二叉树或四叉树结构的金字塔。顶层为一整块简略模型，依次分层分块，底层模型块数越多，模型构造越精细。而在三维环境中，当视线接近物体且视野范围渐小时，细节层次显示技术实现了用视野范围内的局部底层数据块逐层替换上层数据，以保证任意视景下用最小的几何数据来满足水平相当的视觉感官。采用不同分层分块的细节层次技术的优化结果如表1所示。

当采用细节层次技术进行优化后，在C1“全景”状态下，因场景只包含了细节粗略的最顶层地形，所以纹理分辨率和地形网格数都较小，速度明显提快;但在近景状态下，反映的是与未优化前相同的细节详细程度，所以场景漫游速度相当;在运动状态的近景条件下，由于细节层次技术需要动态调度数据，数据从磁盘到内存，再传到显存，并渲染，这一过程对渲染速度产生一定消耗，所以速度有所降低。综合分析，细节层次在远景状态下有较大的提速优势，适合三维地理场景中的大范围地形的表现。

2．1．2网格简化

在保持5层的细节层次基础上，采用不同网格类型，利用地理建模中常用的规则三角网代替规则格网，以便于进一步的三角网合并。三角网合并技术主要采用三角网压缩算法，将在同一平面或近似同一平面上的相邻三角形合并为大三角形或多边形，以减少几何面的数目。采用网格简化后的优化结果如表2所示。

当采用了规则三角网代替规则格网构建三维地形时，因其网格数目稍有增加，所以场景运行速度在各方面稍慢一点。但将三角网进一步合并化简，虽然在地形生成时计算时间较长，但计算所得地形模型的网格数目大幅减少，运行速度也有所提高，特别是弥补了细节层次技术在近景状态下表现的劣势。综合分析，网格数目决定了整体的三维地形渲染效率，将细节层次技术与三角网合并技术结合能在各方面有效提高三维地形的漫游速度。

2．2地物模型简化

地物模型主要是指利用3Dmax、Maya、Creator等建模软件生成的建筑物、树木、道路等地物三维模型。高精度模型利用精细的几何体构造地物的形状与细节，往往面数多、资源消耗大，三维地理场景内若加入多个这样的高精度模型，速度将大大降低。所以需要简化地物模型，利用低精度模型，即利用数少而又能真实模拟地物外形的简单面来构造模型。

简化的方法包括：简化模型几何构造，利用有立体感纹理代替复杂几何体构造;删除隐藏面，将建筑物底部、房檐内部等这些不可见的隐藏面删除以减少模型面数;纹理压缩，在不影响反映地物模型外观的前提下压缩纹理文件的大小以减小模型纹理渲染显示的压力。

用于地物模型简化测试的数据文件为：tm.max，建筑物精细模型，文件大小为2.30M，1 390个几何面;其中含6个bmp纹理文件，总大小2.12M。

2．2．1简化模型几何构造

在场景中尽量减少多边形使用的数量，尽量创建那些视觉上很真实但多边形数量又不多的模型。例如墙面有起伏起凹凸，由数十个多边形组成，但可以将其近似为一个平面，用一个多边形构造即可。对于几何构造省略的细节凹凸，只需用具体立体感的纹理来代替细节构造。一幅贴图代替的简单模型与由几百甚至几千个多边形模型相比，渲染速度要快得多，而效果却不会有太多逊色。

例如构造一个楼梯模型，并不需要逐级阶梯的用多边形构造上去，只需建一个斜面，然后在斜面上贴上楼梯台阶纹理，即以得到一样的三维效果，如图1所示。

2．2．2删除隐藏面

在地物建模时，产生的几何体中难免有一些重复叠加的面，或者是位于建筑物内部不可见的隐藏面。对于这些模型构造面，可在地物模型结构中找出，并予以删除。还有一些面较大部分被遮挡，同样可分割裁剪后删除被遮挡的部分，以减少几何面的渲染消耗。

简化地物模型构造并删除隐藏面的优化结果如表3所示。因建筑物在三维地理场景中属于局部场景，所以只对建筑物全景、局部近景以及旋转环绕三个状态进行测试。在模型经过几何构造简化并删除隐藏面后，其构造面数大幅减少，渲染损耗减少，漫游速度明显加快。

2．2．3纹理压缩

纹理文件是模型的重要组成部分，对纹理文件的压缩可以大大提高模型简化的效率。选择图片压缩格式是最直接的纹理压缩方法。对于只用于外观欣赏而非数据分析的地物模型，其纹理文件可以使用JPEG压缩格式，要比RGB格式的文件小得多。静止图像压缩算法JPEG是一种有损压缩，一般可以达到40∶1或者更高的压缩比。

在保证预计可视化效果的前提下，也可以尽量降低纹理图像的像素尺寸，缩小图像面积来实现纹理文件压缩。纹理像素越低，文件的数据量也就越小。

从图2可以看出，对于内容并不复杂的纹理，像素从128×128降到64×64，效果上几乎看不出区别，但图片面积只有原来的四分之一，数据量压缩了1.69倍;像素从64×64降到32×32，图像质量变差，图片面积同样缩小四倍，但数据量仅压缩了1.15倍。可见在保证图像显示质量的前提下，可以合理选择纹理图像像素尺寸，压缩纹理文件大小。

在地物模型几何构造简化的基础上进行纹理压缩，前后的优化结果如表4所示。当采用JPEG压缩格式压缩后，所有纹理文件的平均压缩率达到约22：1，纹理数据大幅减小，在模型中的图形渲染消耗也随之减少，速度有了明显提高。再进一步调整纹理像素尺寸，减轻渲染压力。从测试结果可以看出，调整调整纹理像素尺寸后，近景细节渲染的效率大幅提高。

3 综合优化结果分析

在综合优化测试中，本文利用了大比例尺数字街区、中比例尺三维城镇以及小比例尺全国三维地形三个不同空间尺度的具体三维地理场景，在建模过程中实践优化技术。3个应用案例的三维可视化效果如图3。

大比例尺的数字街区原始数据模型共计582M，包含局部小山丘地形模型，几百个建筑物、绿化带等地物模型。地物模型数据数目较多，未经优化的模型直接载入造成内存不足而无法实现三维可视化。地形模型地势较为平坦，在三角网合并时有较大优化效率;建筑物模型较多，在对建筑物简化构造和压缩纹理后，优化效果显著。整个场景模型进优化后，总数据量减小到32.3M，三维可视化的漫游速度在60fps左右。

中比例尺的三维城镇原始数据共计851.2M，包含场景地形，影像，城镇建筑物、桥梁、道路、绿地等地物模型。需要对地形建模进行优化，才能实现三维可视化。地形网格合并优化后的场景漫游速度在4fps左右，交互迟钝。对地形模型进一步用细节层次技术优化后，实现地形数据分层分块的动态加载。并优化建筑物模型，减少复杂几何体渲染的消耗。整个场景模型进优化后，总数据量达到1.02G，三维可视化的漫游速度在60fps左右。

小比例尺的全国三维地形原始数据共计168G，包含全国范围的SRTM地形，及相应的遥感影像作为地形纹理，无其它地物模型。地形数据量巨大，未经优化无法实现三维可视化，细节层次优化技术可以高效解决大场景地形问题。对地形进行优化建模，总数据量达295G，三维可视化的漫游速度基本在30fps以上，在运动剧烈状态下，漫游速度下降到10fps左右。

4 结束语

测试数据表明，通过细节层次技术、网格简化、简化模型几何构造、删除隐藏面、纹理压缩等优化手段，可以有效提高场景的漫游速度。将优化技术综合应用于不同尺度和内容的三维地理场景建模中，各种优化技术表现出不同的优化效率。表明每种优化技术都有其优势性和针对性，在实际应用中，需要灵活选取和运用，有针对性地发挥技术的特长，才能高效地实现对漫游速度的优化。

摘要：三维地理场景的流畅性取决于场景的漫游速度。首先, 通过对场景建模过程中的若干优化技术进行研究与实践, 实现三维地理场景漫游速度的提高。并以不同漫游状态下的帧率作为主要指标, 对比优化后和优化前的模型质量、漫游速度及仿真效果, 分析各项优化技术的优劣。然后, 通过数字街区、三维城镇和全国三维地形等应用实例, 验证各项优化技术在不同空间尺度下的可行性与实用性, 提出三维地理场景构建中的一种有效优化漫游速度的综合方案。

关键词：优化,帧率,三维地理场景,建模过程

参考文献

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[6]洪光, 李洪儒, 牟建.基于Creator的三维模型的简化研究[J].计算机仿真, 2004 (1) .

三维加速度 篇5

1 材料与方法

1.1 被测机器:

Varian clinac23EX医用直线加速器, X射线:能量6 MV, 输出剂量率分别为100、200、300、400、500、600 MU/min。

1.2 测量条件:

测量时, 环境温度为15～35 ℃, 大气压强为80～110 kPa, 相对湿度为30%～75%;测量环境的辐射为本底, 外来电磁场和机械震动等均不应引起剂量计值的显著偏差和不稳。电离室剂量仪型号为:中国测试技术研究院9606B。必须经计量检定机构检定合格。剂量仪的电离室性能应符合有关规定的要求。检测时, 所用模体为标准水模体, 容积为30 cm×30 cm×30 cm。其他剂量器具 温度计、气压计的测量范围为0～50℃, 80～110 kPa;温度计、气压计、测距尺的最小分度值分别为0.5 ℃、 0.1 kPa、1 mm。

1.3 测量方法:

任意选择一个三维适形放射治疗计划, 该计划是一位前列腺患者的三维适形放射治疗计划, 等中心四野箱体式照射, 射野角度分别是0、90、180、270°。将该计划移到容积为30 cm×30 cm×30 cm的水箱上, 把每个野复位到0°, 在输出剂量率分别为100、200、300、400、500、600 MU/min的情况下, 利用电离室剂量仪测量水下10 cm处的吸收剂量;并与治疗计划的吸收剂量比较得出吸收剂量的偏差。

2 结果

3 讨论

3.1 ICRU 24#报告指出:已有证据证明, 对一些类型的肿瘤, 给原发灶肿瘤剂量的不准确度应小于±5%。即剂量低于5%时有可能使原发灶肿瘤失控 (局部复发) , 高于5%时可能会使并发症增加。±5%的准确性是理想与现实的折中选择, 是一个总的平均值的概念, 应该说, 肿瘤类型和期别不同, 对靶剂量准确性的要求也不同。尽管人们希望准确度愈高愈好, 但目前由于种种技术原因, 只能折衷临床的要求及物理技术的可实现性而把肿瘤剂量的不确定度要求定为≤±5%。因此, 在放疗过程中对剂量不准确度有贡献的各个环节应严格控制, 以保证剂量学方面的总不确定度小于5%。三维适形放射治疗时, 为了提高治疗速度、减少治疗时间, 同时考虑到输出剂量率对生物效应的影响, 在提高加速器的输出剂量率的同时也应尽量避免高输出剂量率带来的误差, 选择合适的输出剂量率进行治疗。

3.2调强放射治疗时, 机器的出束时间大大多于常规放射治疗, 为了提高治疗速度、减少治疗时间, 常选择高输出剂量率, 此时可根据测量结果对治疗计划进行适当调整、修正。不同的机器偏差不同甚至差别较大, 因此, 应进行实际测量, 并将结果用于指导治疗计划的设计。

3.3剂量梯度会影响吸收剂量的测量, 梯度变化大, 吸收剂量测量误差增加;梯度变化小, 吸收剂量测量误差减小。梯度变化较小的区域是靶区, 所以需调整电离室有效测量点的位置, 使它位于梯度变化较小的区域, 使剂量梯度对测量结果的影响降到最低。

参考文献