视相关大规模三维地形实时绘制技术综述

大规模三维地形表面实时绘制一直是国内外的研究热点.综述了大规模三维地形表面实时绘制算法的分类,包括基于规则网格和非规则网格、基于in-core和out-of-core、基于CPU和GPU的三大类绘制算法;阐述了大规模三维地形表面实时绘制算法的发展现状和关键技术,通过out-of-core算法的数据预取策略解决大数据量模型的交互式渲染问题,采用视点相关的多分辨率技术简化整个场景的复杂度,减少绘制的数据量;指出了各种方法的优点与不足,最后对大规模三维地形表面实时绘制所需要研究的问题进行了总结.     

高逼真动态地形实时绘制中碰撞检测的设计与实现

高逼真考虑绘制动态地形的高逼真性与实时显示的突出矛盾，结合实时优化自适应网格（ROAM）地形绘制算法与Seamus McNally对该算法误差度量的改进，提出了动态地形可视化系统框架，初步设计并实现了仿真环境中炮弹等仿真实体与地形交互的碰撞检测。实验证明了该方案的有效性与可行性。     

大区域地形可视化技术的研究

近年来，地形场景的实时绘制已受到人们越来越广泛的关注，目前已经提出的一系列场景加速绘制算法,虽然在不同的应用场合也取得了一定的效果，但都存在着局限性，尚不能满足大区域地形环境的实时高速绘制的要求，而与其密切相关的技术主要涉及到地形多分辨率表示、海量地形数据和纹理数据的分页管理、地形和纹理数据的LOD控制、地形和纹理数据的快速存取和更新等．为了能够对地形场景进行实时绘制，在对大区域地形数据管理和实时绘制技术进行研究和试验的基础上，对构建视相关动态多分辨率模型的方法进行了改进，实现了地形模型多分辨率表示与视相关的有机结合，并提出了一种高效的场景数据存取方法，进而实现了一个整合自适应三角网剖分、地形场景数据分页管理和动态更新等相关技术于一体的地形三维可视化系统，试验结果表明，该算法能够实时绘制地形场景，且质量较好．     

利用可编程GPU实现大规模地形场景的高性能漫游*

对已有算法进行了综述,并针对数据动态调度、自适应网格模型的生成以及数据的组织与数据裁剪等方面进行了研究并提出改进方法,设计了一种基于GPU编程实现的大规模地形场景的实时绘制与漫游算法。利用GPU端完成地形网格更新、地形块的自动选取、高度图和纹理图采样等大部分计算工作,大大减轻了CPU端的计算负载。实验表明,该算法实现简单,内存开销较少,有效提高了地形绘制的效率,适于大规模地形场景的实时高效漫游。     

用约束四叉树实现地形的实时多分辨率绘制

在地形可视化领域，实时绘制复杂地形场景的最有效工具是LOD技术，在研究和实验的基础上，提出了一种基于地形四叉树实时构建地形多分辨率模型的优化算法，该算法引入视相关的概念，给出一种与视点相依赖的对地形结点误差进行评价的方法，改进了LOD模型“裂缝”效应消除方法。实验结果表明，该算法能实时动态地生成地形的连续多分辨率模型，实现地形场景的平滑绘制。     

基于裙边填充的几何多重映射算法

几何多重映射算法能提高地形的绘制效率,以此为基础,采用一些关键技术,例如：对任意大小的地形进行分块,合理计算投影误差,用裙边填补裂缝,剔除不可见地形小块,顶点数组的三角形带等,设计了一种高效率的地形实时绘制算法。基于此算法,结合大幅纹理图的分割映射技术,建立纹理小块和对应地形小块的管理框架,并初步完成了黄果树地区的地形绘制。     

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.     

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。     

网格环境下地形绘制的任务调度算法研究

随着用户不断增多,导致服务器不能满足多用户实时绘制地形的需求.利用地形实时绘制技术,提出了一种在网格环境下的基于地形分块的T-MIN-MIN任务调度算法.该算法根据地形块相互独立和绘制时块中三角形数目按比例分布的特点进行调度,提高了地形块调度的效率.提出的地形块的代价估算计算方法使得地形块能够按照接近实际值参与调度.实验结果表明,网格环境中地形分块的任务调度方法具有较高的效率.     

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。     

一种基于外存的地形实时绘制方法

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，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。文章给出了该框架的一个实现，并通过对36块具有500万个三角片的地形进行测试，可以达到25帧/秒的实时绘制速率，验证了该框架的有效性。     

虚拟战场环境中地形场景的实时简化技术

三维地形场景实时简化是构建虚拟战场环境中的基本问题,本文论述了一种基于限制四叉树的地形简化算法,实现对规则格网DEM的连续多分辨率表示,结合实时消隐技术,减少场景绘制的三角形数目,提高了大规模DEM地形场景的实时可视化和动态交互的速度。     

一种基于二叉树结构的大规模地形实时渲染方法

对于大规模地形而言，地形场景的实时动态渲染一直是人们关注的重点。该文在充分研究现行场景实时加速绘制算法的基础上提出了一种基于二叉树结构视相关的动态多层次细节地形渲染算法。文章主要分析了地形场景数据管理与实时调度、视相关多层次细节模型与可见性判断以及网格三角化中的裂缝处理等关键问题，并给出了相应的解决方法，最后改进了一种视相关节点重要性度量准则来进行帧频控制。实验结果表明该方法在保持地形场景逼真的情况下，有很好的帧稳定性，较好地实现了大规模地形的实时动态渲染。     

视点相关的动态ROAM算法研究

三维真实感地形的生成一直是计算机图形学领域中关注的焦点课题。通过系统研究目前比较常用的地形渲染算法,归纳总结出各主要算法的优缺点,重点选择一种适用性比较广的ROAM算法,详细剖析其算法思想,做了一些改进,并运用于实际的三维地形模型渲染中。     

基于分形理论的三维地形场景的真实感绘制

如何在PC机上进行三维地形场景的真实感绘制一直是一个挑战性课题。三维地形场景的真实感绘制追求的两个目标是绘制的逼真度和绘制的实时性，需要在不明显降低图像质量的条件下保持较高的交互帧速率。该文运用分形理论生成三维地形场景，为了满足实时性的要求，采用连续LOD算法和其它技术来加速地形绘制；为了满足逼真度的需求，采用纹理映射和光照映射。这种方法可以在普通微机上基于分形理论实现三维场景的真实感绘制，达到实时性和逼真度的要求。     

LOD地形渲染算法

我们开发了一个基于分形和快速动态渲染的地形生成系统,使用了四种不同的渲染算法,并对这几种不同的地形渲染算法进行了比较实验。     

三维地形场景的真实感绘制

三维地形场景的真实感绘制追求的两个目标是绘制的逼真度和绘制的实时性，需要在不明显降低图像质量的条件下保持较高的交互帧速率。为了满足实时性的需求，采用连续LOD算法和其它技术来加速地形绘制：为了满足逼真度的需求，采用SAR图像进行纹理映射，采用光照映射实现场景照明和明暗处理。     

Fast horizon computation at all points of a terrain with visibilityand shading applications

A terrain is most often represented with a digital elevation map consisting of a set of sample points from the terrain surface. This paper presents a fast and practical algorithm to compute the horizon, or skyline, at all sample points of a terrain. The horizons are useful in a number of applications, including the rendering of self-shadowing displacement maps, visibility culling for faster flight simulation, and rendering of cartographic data. Experimental and theoretical results are presented which show that the algorithm is more accurate that previous algorithms and is faster than previous algorithms in terrains of more than 100,000 sample points     

基于二叉树和GPU的无缝地形场景渲染方法

设计了一种基于图形处理器(GPU)的无缝地形渲染方法。该方法基于二叉树构建多层次地形网格,该网格用基于行、列号的地形模板表示。在设计过程中,将高程数据转化为适于GPU读取的高程纹理图,再通过顶点纹理提取(VTF)技术从纹理图中采样出高程值用于渲染,整个过程在GPU端完成,提升了地形数据访问效率。同时,采用实时优化自适应网格(ROAM)算法的强制拆分法,通过控制相邻地形块的等级来消除裂缝。最后,采用TriangleStrip方式进行渲染,避免了相邻三角形中顶点坐标数据的重复传递,减少了传递到GPU的数据量。用两块地形数据对算法渲染效率进行了检验,并将算法与Clipmap算法进行了帧率对比。结果表明,该算法有效解决了分块数据的裂缝问题,达到了交互式地形渲染的要求。