高精度高速度曲面建模的3维地表模拟和漫游算法

三维真实感地形场景是生态系统模拟、虚拟地理环境和三维GIS不可或缺的要素,而高精度高速度曲面建模方法可以动态实时构建高精度曲面模型。论文引入高精度高速度曲面建模方法,提出了一种可以动态生成地表模型并实时绘制和漫游三维真实感地表的方法。该方法实时动态建立高精度DEM,结合改进的视点依赖多分辨率绘制方法,随视点改变动态重建并绘制当前DEM。首先建立当前可见场景的DEM,然后通过依赖于视点的简化等处理建立层次细节模型,进行实时场景绘制和漫游,随视点改变,在当前场景基础上动态加点和减点更新DEM及层次细节模型,生成当前可见场景,以次循环。实例测试表明,算法可产生真实感较强的场景,实时漫游效率较高,模拟精确。     

适应地形实时生成的地形数据简化

出于对大范围地形场景实时生成的需要，提出了一种地形数据简化的方法。首先基于“分而治之”思想给出规则数据分割的概念，并给出数据分割算法，然后通过将地形数据的高度值解释为二维图像元素的灰度值，把地形数据变成平面图像，再利用数字图像处理的方法获得地形特征，提出了两种地形分类简化模型，即基于熵的地形类型划分模型和基于DEM数据统计特性的地形类型划分模型，最后比较了不同地形特征的数据简化结果。     

基于Java3D多分辨率LOD地形可视化研究

针对网络虚拟环境的地形可视化方法进行了研究.提出利用构建网络环境中三维多分辨率地形LOD可视化方法.采用四叉树管理地形数据,随着视点变换,通过地形块网格细分可以实时生成连续的多分辨率地形网格,有效地消除了地形块之间的网格裂缝.基于Jaya3D场景图管理和更新地形数据和渲染.在场景绘制过程中,依据视距对不同地形块用不同分辨率的地形网格表示,在不影响真实感的同时,可以有效降低DEM节点数据量,达到实时渲染的目的.最后,通过DEM数字地形高程模型证明了算法的有效性.     

与二维电子地图互响应的虚拟三维场景生成

该文详细介绍了与二维电子地图互响应的虚拟三维场景中地形、地物的生成及场景组织等关键技术的解决方案。地形的生成是采用少量的可描述地形总体形状的DEM数据构建地形的总体框架,并应用分形技术来生成地形细部的方法。对与视点相近的树木用L系统分形生成,并将生成的描述树木的数据保存起来,以便在实时刷新时调用;与视点较远的树木用贴图的方法来表现。介绍了采用模块化与纹理贴图技术来简化桥梁生成的具体实现技术,从而减少桥梁描述的数据量。对实现互响应功能时需解决的视点位置确定问题给出了具体的解决方法。这些生成方法有效地减少了三维场景实时生成的延迟性,并保证了实时互响应的实现。     

基于DEM库的地表模型实时简化方法

围绕三维可视化技术中的地表模型简化方法进行了分析与探讨，针对传统简化方法中所存在的不足之处提出了一种新的基于DEM库数据组织的地表模型的实时简化方法．其主要思想是：将DEM库数据组织方法与地表层次细节模型的建立相结合，以实现对海量地形数据的实时动态显示．     

基于限制性四叉树LOD大规模地形预处理算法

LOD（Level Of Detail,层次细节）技术是解决大规模地形实时渲染的关键技术之一,通过这种技术可以较好地简化场景的复杂度,减少图形显示的失真度,满足一定的实时性要求。传统的算法将四叉树和LOD技术相结合将大规模数字高程模型数据（DEM）进行分块,并对块内数据按照分辨率的大小分层存储。通过对四叉树的研究,在限制性四叉树的基础上引入预处理算法,提高了地形读取速度,增强了实时显示效果。该算法是基于限制性四叉树的一种高效的规则网格划分方法,内存开销少,降低了CPU的负担。实验结果表明该算法提高了地形导入的效率,能实现大规模地形的实时漫游。     

一种超大规模地形场景的实时渲染算法

超大规模地形场景包含大量的数据,无法一次性载入内存进行实时渲染.基于Geometrical Mipmapping算法,结合动态调度技术,提出一种高效的超大规模地形场景实时渲染算法.算法对海量地形数据进行分块,在实时运行时,根据视点的位置动态地载入所需的地形块和释放无用的地形块,使得内存中的地形数据维持在一定范围内.然后,通过LOD技术和视域剔除对内存中的地形数据进行简化,大量减少送入GPU的三角形数量,从而达到实时渲染.实验结果表明,算法渲染速度快,内存开销较小,适合于超大规模地形场景的实时渲染.     

面向船舶航行训练的大范围地形建模

大规模地形场景的实时绘制在虚拟现实、地理信息系统、战场仿真等领域 有着广泛的应用。为满足船舶模拟训练系统中视景仿真的需求,对大规模地形场景的建模与 实时绘制技术进行了研究。首先对比了几类常用数据插值方法,采用数据融合的方式对DEM 数据进行了插值。通过结合模拟训练的实际,提出了一种基于可见性判断的地形剔除方法, 通过放射状搜索,判断当前点是否遮挡,进而对被遮挡点进行剔除处理,可以有效减少地形 建模中无关面片,提高绘制速率。利用Google Earth 获取地形纹理,使用Terri Vista 构建三维 地形,实现了地形的三维建模。试验表明提出的方法可实现大规模地形场景的高效逼真绘制。     

一种基于四叉树结构的动态多分辨率地形模型

结合油田可视化项目,文章根据三维地形可视化中利用四叉树存储DEM数据的方法,提出了一种与视点相关的动态多分辨率地理模型的构造算法,主要讨论了该模型的多分辨率地形表示机制以及动态地形简化方法和评价函数等问题,试验结果表明,文中的算法达到了预期目的,能应用于地形场景的三维可视化和漫游。     

基于Mipmap的大规模地形绘制算法与仿真

研究大规模地形与纹理数据动态可视化算法与仿真问题。针对大规模地形与纹理数据动态可视化实时显示难题,提出一种基于Mipmap的大规模地形动态绘制算法,实现模型数据库组织与管理的高效性、场景调度的实时性,以北京市地形数据为仿真模型,实现大规模地形与纹理数据动态可视化算法与实时仿真。上述算法在Mipmap技术的基础上,首先利用双线性内插算法把离散的原始数据生成规则网格DEM,然后采用四叉树结构的LOD算法简化海量地形和纹理数据,最后使用四队列分页调度、基于视域的LRU算法释放内存、多线程并行处理的场景优化策略来进行动态调度和绘制。结合OSG和Open GL渲染引擎,将基于Mipmap的大规模地形绘制算法应用在北京市地形绘制中,仿真结果表明,上述算法比传统的CLOD地形瓦片绘制算法,具有更快的渲染绘制速率,并且能够快速绘制北京市地形数据和在不同场景下进行快速浏览。     

基于局部熵和四叉树结构的地形简化算法

地形实时简化在三维地形可视化和虚拟现实的应用中是非常重要的,为此提出了一种基于地形局部熵的实时地形简化算法,该算法采用四叉树结构进行地形简化,并使用局部熵作为误差测度来提高简化结果的质量,在四叉树结构“裂缝”的消除方面,采用更加合理的数据结构来提高算法的效率,实验结果表明,该算法具有实时,高效的特点,可以满足三维地形可视化和虚拟显示应用中地形实时简化与显示的要求。     

基于图象空间判据的地表模型加速绘制技术

在利用图形绘制实现虚拟现实的研究工作中，为了加速图形生成以保证实时的图形绘制，物体层次细节模型LoD(level of detail)的选择是其最主要的解决办法.其主要原理是根据物体对于观察者的重要性选择该物体绘制的细节.地表模型作为多边形网格模型的一种特殊几何模型，在各种虚拟现实系统中有着重要而广泛的应用.该文通过对地表模型实时生成特殊性要求的分析，提出具有焦点加权因子的基于图象空间误差的、适用于地表模型特殊性的、有效的加速简化方法.以焦点和显示面积的有效结合作为物体重要性评价尺度，有效地简化了地表模型的绘制.同时，算法结合均匀网格模型的多分辨率细节层次模型，以“块”作为地表模型大面积简化的空间单位，加速地表模型的简化操作，以实现较为复杂的地表模型的实时绘制.     

视相关地形多分辨率模型在飞行仿真中的应用

对于飞行仿真中海量地形数据,现有的软硬件无法直接对其进行实时连续的绘制,采用视点相关的层次细节模型可以有效地提高实时绘制的性能.该文针对飞行仿真中大地形实时显示问题,对现有的视点相关多分辨率模型算法进行了改进,采用四叉树结构来表示地形,给出了节点的数据结构和构建四叉树的算法;提出了一种新的细节层次选择误差度量标准;实现了视点相关的连续多分辨率地形网格的简化和实时绘制.     

大规模多分辨率地形模型简化生成方法

针对地形的四叉树简化技术,提出一个简单的裂缝消除算法．该算法不使用递归同样可以使四叉树满足约束条件,简化结果不存在T型连接．利用该算法实现了地形数据的实时显示,并提出了今后的改进思路．     

自适应LOD在三维雷达终端仿真中的应用

自适应视相关LOD简化算法是目前仿真和虚拟现实中研究的热点,它不同于以前的简化技术,将地形作为一个整体进行简化,而是针对视点的位置,对地形的局部进行简化.该文主要讨论该算法的原理、节点评价函数、算法流程和实现技术,解决了多分辨率地形网格拼接中的裂缝问题.并将该算法首次用于三维雷达终端显示器仿真系统中,大大提高了该仿真系统的实时绘制能力,有效地解决了该系统的实时绘制和硬件发展限制之间的矛盾,并取得了良好的实验效果.     

基于libMini的动态地形实时渲染算法

为了减少地形动态变化时的地形计算时间,满足动态地形实时可视化的需要,在地形渲染库libMini的基础上,依据地形动态变化的局部性特点,以及库中LOD(Level ofDetail)算法的具体实现方式,运用局部更新的思想,提出了一种动态地形实时计算和渲染算法.算法避免了在地形动态变化时进行大量重复计算,使得在地形动态变化时所需的计算量大大减少,达到实时渲染要求.实验表明,算法使得局部地形动态变化时地形计算和渲染的时间从秒级降低到毫秒级,可以满足实时渲染要求.     

基于GPU编程的地形可视化

由于地形模型固有的复杂性,致使计算机硬件水平一直难以满足大规模地形模型的实时显示需求。为了在现有的硬件水平上实现地形模型的快速绘制,在对传统的ROAM算法进行改进的基础上,提出一种基于GPU编程的地形可视化算法,实现了视点依赖的大规模地形的快速可视化。该算法首先基于改进的ROAM(real-time optimallyadaptive meshes)算法生成视点依赖的优化连续LOD模型;然后用GPU编程计算顶点的变换、法向量、纹理坐标、纹理采样和面元光照;最后完成地形的着色。实验结果表明,利用GPU编程不仅能有效提高算法速度,而且能实现较大规模地形的实时漫游。     

基于约束误差判据的动态地形可视化算法

在动态地形可视化中,误差判据决定着每帧需要绘制的三角形结点个数, 决定着渲染地形的真实度和算法效率。常用的屏幕误差计算方法,在实时绘制阶段为避免 T-连接和裂缝的生成,需要大量的维护工作并产生大量冗余三角形,不利于地形的实时绘制。 论文利用局部地形粗糙因素约束嵌套误差判据球,能较好的体现地形的局部细节,同时减少 平坦地区冗余三角形的产生。并利用延迟判断的帧间连贯性减少实时绘制时的计算量,进一 步提高算法效率。实验结果表明,利用带约束的误差判据的动态地形可视化算法能够有效减 少冗余三角形,在体现地形真实效果的同时有效提高算法效率。     

一种基于块和视点相关的大范围地形简化方法与实现

文章简要总结了LOD进行地形简化的一般方法,介绍了一种通过稀疏采样技术实现LOD自动生成的算法。结合DEM均匀网格模型,以“块”作为地表模型大面积简化的空间单位,同时考虑了视点视向相关因素的影响,建立了多LOD数据结构保存各层模型,大大降低了大范围地景的复杂度和计算量,有效地简化了地表模型的绘制,提高了地景生成效率。该方法通过VisualC++6.0和OpenGL编程实现了一个三维的复杂地景生成系统,进一步验证了算法的有效性。     

三维地形板块构造模型的研究

在三维地形实时、快速渲染的研究中,提出了一种板块构造模型。为实现地形板块之间的实时过渡渲染,提出了插槽算法。通过实验,该模型能够解决超大地形的快速访问和渲染问题,适合分布式应用。