基于层次块的大地形实时细节合成及渲染算法

为解决渲染真实大地形场景面临的数据获取困难问题,减轻海量地形数据存储与调度的压力,提出了基于层次块实时生成可控的地形细节,完成地形渲染的新方法。采用了层次块结构组织采样数据。给出了基于层次块生成可控细节的方法,使用块网格细分增加采样点,提出了基于Perlin噪声的可控多重分形算法计算细节,保证了生成的细节受真实采样点属性控制。采用统一的细节选择标准完成了细节合成与LOD方法集成,其结果与原始地形块共同构成了动静结合的双层自适应层次结构,实现了视相关的大地形渲染。面向GPU实现了实时合成算法。实验分析表明了该方法能够利用有限的真实地形数据实时产生与实际地形特征相近的细节,完成大地形渲染。     

多尺度规则网格模型裂缝参数化处理方法

针对多尺度规则网格模型在不同层次细节过渡时易产生几何不连续的问题,分析基于GPU裂缝处理的LOD架构,提出一种参数化处理裂缝的思想,利用曲线函数控制不同LOD过渡时的网格顶点布局,消除因层次细节过渡产生的T型连接,并扩展至消除多跨度LOD裂缝。最后将该裂缝处理方法应用于当前两种常见多尺度规则网格的LOD模型中。通过实验分析表明,本文方法在保证网格平滑过渡的同时,有效地提高了裂缝处理速度。     

基于GPU的大规模地形场景实时渲染

结合GPU(Graphic Processing Unit)的特点,以GeoMipMapping算法为基础,提出了一种充分发挥GPU性能的Pateh-LOD地形绘制模型:层次索引模板.层次索引模板通过一组常驻显存的索引缓存序列,隐式地表示地形块细节层次.另外以层次索引模板为基础,在GPU上实现了裂缝消除.通过衔接索引模板扩充层次索引模板,隐式消除了不同分辨率地形块拼接时产生的裂缝.     

基于分块的大规模地形实时渲染方法

将地形数据分块技术、层次细节模型（LOD） 技术、改进的ROAM 算法和数据预取技术等相结合,提出了一种超大规模地形数据实时渲染方法.通过分块策略对规则网格进行区域分割,采用空间填充曲线对分块网格进行多分辨率排列,并建立三角形节点顺序与剖分点之间对应关系的快速检索,实现数据快速调度;视见体投影简化分块裁剪算法降低可见性判断的复杂度,提高了计算效率;改进的四队列ROAM实时构网算法,很好地利用了相邻帧的相关性,有效地提高了渲染速度;基于视点预测、部分数据常驻内存的多线程数据预取实现了场景规模基本不相关的连续LOD实时渲染.实验结果表明,该算法高效可行,适合于海量地形场景的快速渲染和交互漫游应用.     

大规模三维地形的生成和漫游

基于分块分层的地形LOD模型算法,结合视点相关因素,大幅度简化了大规模地形复杂场景,实现了研究区域三维地形可视化的实时绘制.运用多线程处理机制,提高了地形漫游的效率与可视化效果.实验结果表明,文中算法具有处理数据量大、效率高、效果好等特点.     

一种大规模地形的实时绘制算法

提出了一种视点相关的地形连续细节层次 (LoD)模型的实时生成及绘制算法 .该算法采用一种基于四叉树的自顶向下的细分来实时生成地形连续LoD模型 .算法中 ,以屏幕误差的估算值作为细分的依据 ,并实现了基于三角形的细分 .讨论了快速裁剪、地形连续LoD模型的生成、强制分裂、三角形化等地形可视化中的关键问题 .在PⅢ 5 5 0MHz,2 5 6MBRAM ,Geoforce2 5 6的硬件平台上 ,本算法可实现对 4K× 4K个采样点地形的实时漫游 .实验表明 ,本算法具有较低的时间、空间开销 ,适于大规模地形的实时可视化     

基于外存的大规模地形可视化框架

为了解决地形模型由于受内存限制而无法进行实时绘制的问题,作者提出了一个有效的基于外存的海量地形数据实时可视化框架,该框架由三层体系结构构成:管理层、调度层、自适应LOD活动地形渲染层.利用该框架进行海量地形的实时绘制,理论上可以达到绘制速度与地形规模基本无关.并给出了该框架一个实现,通过对36块具有500万个三角片的地形进行测试,平均可以达到25帧/s以上的实时绘制速率,验证了该框架的有效性.     

八叉树编码与GPU加速结合的光线投射法

为了同时保证绘制速度和图像质量,提出了一种基于GPU加速的光线投射算法.该算法利用图形硬件自带的三线性插值功能来完成光线投射算法中耗时的采样、插值过程,在采样过程中进行空间跳跃,以实现绘制加速.实验结果表明：该算法保证了高质量的图像绘制效果,在增加存储容量较小的同时将绘制速度提高了95倍,实现了海量体数据基于GPU的实时绘制.     

工程地质三维岩性网格模型体绘制的边界平滑方法

目的 为了解决工程地质三维岩性网格模型体绘制过程中岩性属性在岩层分界处非连续过渡而产生锯齿的问题,方法 提出一种三维岩性网格模型细分的边界线性平滑方法。基于岩层水平连续和纵向上空间叠置关系下老上新的特点,借鉴相邻钻孔岩层连接地质界面的思路,将岩性网格组织为横向上规则划分、纵向上记录岩层段顶底高程值的形式,类似规则分布的虚拟孔（称为垂直柱Pillar）,并基于此种形式在光线投射过程中利用采样点周围4个岩层段形成属性计算单元,再定义相邻柱Pillar上岩层连接规则和16种空间单元细分模板,实现模型空间内任意点的岩性属性线性计算。结果 通过WebGL2.0在GPU中实现与验证,得出可以明显平滑纵向上的岩层分界,解决了体绘制岩性边界的锯齿问题,最终实现采样点岩性属性的计算并得到平滑后的效果。结论 结果表明,将岩层特点与体绘制光线投射算法空间采样过程结合,针对水平连续假设的工程地质岩层具有较好的平滑效果,可为工程地质岩性网格可视化的抗锯齿处理提供一种新思路。但是,因岩层间没有明确清晰的层序关系,因此不能处理含断层的模型,也不能处理大倾角岩层横向不连通的情况。     

虚拟现实技术在露天矿生态重建仿真中的应用

介绍了用虚拟现实技术开发露开矿生态重建视景仿真系统的几项关键技术。采用层次型与面向对象相结合的三维数据结构，构造露天矿生态5重建仿真模型；采用LOD技术为露天矿虚拟环境中的地形和建筑物构造多层次、多分辨率的细节模型，提出了基于视点的连续LOD算法，对三维地质模型按数据块进行简化，以适应不同硬件平台和视觉特性的分辨率需求；分析了在实时仿真系统中显示露天矿三维动态全景图、根据视点需求实时驱动虚拟场景动态变化及漫游的几种方法，用Vega软件实现了露天矿三维动态全景图的显示与实时驱动；采用实物标图技术在虚拟场景中进行生态重建规划方案的设计；提出一种用鼠标获取三维虚拟场景中实体模型信息的算法，实现三维动态查询和与外部数据库的链接。     

复杂几何模型动态视相关的简化

基于三角形网格边折叠的思想，提出了一种新的多边形简化算法以快速生成多层次细节的LOD模型，在折叠边的代价估计中，均衡考虑了多涟形边的长度和多边形表面曲率影响，折叠边的顶点位置从折叠边的顶点中选取，既有助于保留了初始模型的形状，又减少运算量，满足实时绘制的需求。在依据视点选择适当LOD模型时，采用了项点morphing技术光滑多边形模型，减少不同层次LOD模型转化时引起的图像‘跳跃’。在算法实现中，采用增强的多边形数据结构，并用一算例证明了算法的有效性。     

视点相关的实时多分辨率地形显示算法

多分辨率地形技术是实时绘制复杂地形的最有效的工具.在对以往各种算法进行研究的基础上,提出了一种基于二叉树的多分辨率地形优化方法,同时综合考虑视点对节点分辨率的影响;提出了适合于视点变化的节点评价函数,同时改进了裂缝的消除方法.算法对节点的层次细节给予了精确的描述并提高了执行效率.算法在绘制速率和地形真实性之间作了良好的折衷,也符合视点变化的特点,提高了地形的渲染速度,达到了实时交互的目的.     

Terrain Rendering LOD Algorithm Based on Improved Restrictive Quadtree Segmentation and Variation Coefficient of Elevation

Aiming to deal with the difficult issues of terrain data model simplification and crack disposal, the paper proposed an improved level of detail (LOD) terrain rendering algorithm, in which a variation coefficient of elevation is introduced to express the undulation of topography. Then the coefficient is used to construct a node evaluation function in the terrain data model simplification step. Furthermore, an edge reduction strategy is combined with the improved restrictive quadtree segmentation to handle the crack problem. The experiment results demonstrated that the proposed method can reduce the amount of rendering triangles and enhance the rendering speed on the premise of ensuring the rendering effect compared with a traditional LOD algorithm.     

Hybrid Level of Detail Algorithm for Real-Time Rendering of Large-Scale Terrain

Real-ti me rendering of terrain model is one of themost difficult tasks of computer graphics,especiallywhen the scale of a terrain model is very large.LODis ani mportant techniquetoresolvethis problem.Ac-cording to the evolution,there are two kinds ofLOD:…     

宏三角形的大规模地形漫游算法

提出了一种基于了"宏三角形"网格的地形漫游算法(Hyper-ROAM)。该算法可以充分利用现代GPU的硬件特点,实现大规模地形数据的实时连续细节层次渲染。通过改变该算法中的宏三角形内部复杂度,传统的ROAM算法成为了Hyper-ROAM算法的一个特例。实验证明ROAM算法并非是Hyper-ROAM算法所有特例中效率最高的一种,适当选择宏三角形的秩,可以大大提高渲染效率。     

基于不规则三角网的分块地形网格生成算法

利用不规则三角网(TIN）拓扑灵活性,研究了一类基于TIN的分块地形网格生成算法.经典分块层次细节（LOD）程序采用基于半规则三角网（SRN）的网格生成算法,存在冗余顶点过多的缺陷.新算法基于Delaunay网格生成技术,可生成不包含任何冗余顶点的TIN.给出地形绘制算法总体框架以及基于SRN的分块地形网格生成算法,指出冗余节点的产生机理,讨论基于TIN的分块地形网格生成算法,重点研究基于Bowyer-Watson增量插点内核的Delaunay网格生成算法及其健壮性问题,同时给出三角形条带化的技术途径.实验结果表明,在典型的应用中,新算法能使简化后的分块地形网格规模降低3 成左右,这不仅减少了中间文件大小,也有利于提升后续的绘制效率.     

网络地形漫游的数据传输与缓存方法

为了解决网络地形漫游时的连续性问题,缓解网络数据拥塞时的数据供应压力,通过分析地形几何数据与流媒体数据在组织方式及漫游时数据预取方向的不同,结合基于GPU的绘制技术,设计了新的地形数据传输及缓存方法.该方法根据客户端处理能力及网络性能划分地块的粒度,由客户端生成多分辨率地形并缓存部分数据,降低绘制数据对网络性能的依赖.在运行时刻根据视点位置确定周围地块的传输规则,使各地块数据的传输量根据运动方向进行自适应调整,保证了漫游时绘制的连续性,大大提升了网络地形绘制的性能和效果.     

基于GPU的实时人群混合绘制

虚拟现实技术中,大规模人群的绘制需要绘制终端具有很强的计算能力,为了提高人群动画的实时渲染速度,本文提出了一种基于GPU的人群绘制方法.通过使用静态层次细节(LOD)技术,结合几何和动态Impostor的混合绘制方法,进行实时人群绘制.实验结果表明,本文的人群混合绘制方法CPU与GPU之间负载均衡,可以获得更好的绘制效率.     

基于四叉树的三维地形绘制算法

针对当前三维地形虚拟现实研究中存在的难点,参考比较国内外专家提出的多种模型算法,对其中应用最广泛的层次细节模型（LOD）改进。以四叉树结构为基础组织地形数据,采用视点参数和地形本身粗糙程度两种因素相结合构造节点评价算法,并给出算法实现及其网络扩展方案。实验结果证明,该算法在基本保持视觉效果不变的情况下,极大地提高了虚拟地形场景的绘制速度。