三维海底地形仿真的研究

针对快速绘制大规模海底地形的问题,提出基于几何多重映射算法与分形算法相结合生成地形的方法,采用顶点索引和分层分块的方法来组织地形数据。该方法对三维海底地形模型进行子块划分,通过可见性判别只显示视区内的子块。同时建立一种基于块和视点的简化准则,通过该准则提出消除不同细节层次的地形块之间的裂缝的方法,以保证地形精简过程中不丢失必要的细节。仿真实验证明该研究成果能够有效实现地形的实时绘制。     

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.     

基于运动估算的多分辨率地形分块调度方法

针对常用的基于视点位置进行地形分块调度方法存在可视窗口固定、调度范围和时机不能根据视点运动特点进行调整而导致内存利用率低的问题,提出一种基于运动估算的地形分块调度方法.以数据密度为标准进行多分辨率地形划分,结合四叉树和二维矩阵对地形分块建立空间索引,重点研究以视点位置、视线方向、视点运动向量和地形分块数据量为参数的调度方法;通过计算预加载区域和卸载区域的地形分块,实时更新其调度范围和调度时机.实验结果表明,与基于视点位置的方法相比,该方法平均能提高3～4倍左右的内存有效数据比例和绘制帧速.     

基于分块和包围球误差函数的地形绘制方法

针对大规模地形数据庞大、绘制速度慢的问题,提出一种基于数据分块和包围球误差函数的地形绘制方法。该方法对数据进行分块组织,按行列顺序对数据块编号,实现对地形数据的部分读取。依据视点可见性判断,实时调入可见数据块,设计一种基于包围球的误差函数,通过三角形二叉树构建层次细节模型,实现大规模地形实时绘制。实验结果表明该方法可以取得较高的帧速率和较好的绘制效果。     

三维地形可视化技术研究

为了获得较好的三维可视化效果,在对地形数据组织和实时绘制技术进行研究和实验的基础上,实现了基于四叉树结构的地形模型的连续多分辨率渲染;在考虑视点和地形粗糙度的基础上,设计了一种合理的节点评价系统;提出了一种快速自适应的三角网剖分方法,有效消除了不同分辨率节点间的裂缝。实验结果表明,在保证地形真实感的前提下,该技术实现三维地形显示可以获得较好的图形质量和显示速度。     

基于Diamond的ROAM算法研究

研究了钻石节点的数据结构特点及算法实现原理,综合考虑视点与地形的复杂程度,提出了合理的节点误差计算公式,并应用到实际地形高程数据中,取得了良好的效果。     

基于智能聚类模型的海量数据快速显示方法

为实时显示三维数据体的海量数据,提出一种改进的海量数据快速显示算法。利用CURE聚类算法对数据进行整理,通过Hilbert R-tree对数据建立索引,根据可视化区域预测模型预测下一时刻的可视区域,以实现大量数据的快速可视化。实验结果表明,与基于视点运动的快速显示算法和基于可见性判断的可视化算法相比,该算法在不降低渲染质量的前提下,渲染速度分别提高18.27%和67.06%,预测区域错误率分别降低9.73%和22.37%,能够快速加载数据并且准确绘制大量三维数据体。     

三维地形模型流式传输方法

为满足基于网络的大规模地形漫游系统中有限的网络带宽与海量地形数据之间的矛盾,提出了一种三维地形流式渐进传输方法。该方法在服务器端对地形数据进行预处理,首先将地形数据进行分块,再对分块后的数据进行小波变换,最后用多级树集合分裂(SPIHT)算法将变换后的数据组织成多条渐进码流。客户端在运行时根据视点的位置,漫游的速度和方向确定周围各地块的传输规则,使各地块的传输量进行自适应调整,同时采用二级缓存机制缓解网络拥塞时数据供应压力。实验表明,该方法能很好地支持客户端基于GPU的多分辨率地形构造并在各种网络带宽情况下保持较高的绘制帧率,保证网络交互绘制的实时性。     

地形实时绘制中的视区裁剪算法

提出一种地形实时绘制中的视区裁剪算法。算法定义节点的动态包围盒为从视点到节点的包围圆锥 ,采用基于视角的计算方法判断各节点与视区的相互位置关系。在处理与视区相交节点时 ,通过区域中特定点的位置及其误差投影信息 ,减少与视区相交节点的分解合并操作及误差投影计算。实验证明 ,算法可以准确判断地形模型中节点与视区的相互位置关系 ,有效避免了大量无意义的操作和计算 ,提高了地形实时绘制的速度。     

大规模外存场景的交互绘制

在场景分割的基础上,提出一种连续分层层次细节模型组织场景,并对视点空间进行划分,为每个视点单元计算恰好满足单元内任意视点屏幕像素误差的场景图节点列表,称为cell-front;然后利用cell-front对外存模型的存储进行重新设计.在绘制时采用多线程技术,绘制线程对当前cell-front进行可见性剔除和视点相关的选择绘制;预取线程采用一种基于视点单元的预取策略,利用视点单元之间cell-front的变化控制预取数据的调度.该算法能够在保证场景绘制质量的前提下,在普通的PC机上实现大规模外存场景的实时交互显示.     

Visibility volumes for interactive path optimization

We describe a real-time system that supports design of optimal flight paths over terrains. These paths either maximize view coverage or minimize vehicle exposure to ground. A volume-rendered display of multi-viewpoint visibility and a haptic interface assists the user in selecting, assessing, and refining the computed flight path. We design a three-dimensional scalar field representing the visibility of a point above the terrain, describe an efficient algorithm to compute the visibility field, and develop visual and haptic schemes to interact with the visibility field. Given the origin and destination, the desired flight path is computed using an efficient simulation of an articulated rope under the influence of the visibility gradient. The simulation framework also accepts user input, via the haptic interface, thereby allowing manual refinement of the flight path.     

Visibility widgets for unveiling occluded data in 3D terrain visualization

In 3D visualization of terrain, occlusion has detrimental impact on discovering, accessing, and spatially relating embedded data. This can lead to significant loss of information. To address this issue, we introduce visibility widgets: compact auxiliary views that visualize occluded data, their locations, and related properties, and thus support users in revealing hidden information. The widgets comprise different occlusion management strategies for detecting and analyzing invisible data inside as well as outside of the field of view. In addition, each widget is designed complementary and transient to facilitate interactive exploration and navigation while not monopolizing the user’s attention. We demonstrate the application of visibility widgets focusing the visual exploration of weather data in 3D terrain.     

大规模地形的快速漫游算法

虚拟战场仿真中,对大规模地形进行实时、逼真的绘制是个关键问题.在ROME算法的基础上采用了基于视点的连续LOD优化算法,通过对大规模地行进行预分块,采用投影三角形扫描算法实现快速裁剪,较大的减少了实际需要绘制的网格数据量,提高了运算速度,在实时性方面有了较大的改进.对于不同等级网格边界间的裂缝问题,采用ROME算法中的基于二元三角形的强制分割方法消除.实验结果表明,算法运行结果良好,在普通PC机上实现了动态的具有连续细节层次的大规模地形实时漫游.算法简单实用,地形渲染后的视觉效果良好.     

嵌入式地形三维可视化技术研究与实现

提出了一种基于正方形的视区裁剪方法,该方法通过地形节点的坐标来测试其可见性,实现了与视相关的地形简化。在此基础上,将等间隔取点的数字高程模型DEM和细节层次（LOD）技术用于嵌入式系统,基于OpenGL ES,在普通移动智能终端上实现了三维地形的快速建模以及动态显示。     

三维地形生成及实时显示技术研究进展

三维地形是虚拟自然环境中不可缺少的因素,也是虚拟仿真领域中视景诉重要组成部分,该文将地形生成技术概括为基于真实地形数据的地形生成技术、基于分形技术的地仿真技术、基于数据拟合的地形信息技术等三大类,并分别介绍了这三类方法的相关理论和生成技术,还分析了各自的发展趋势,其中在基于真实数据的地形生成方面,按照离散ＬＯＤ模型、连续ＬＯＤ模型、多分辨率模型的发展顺序,重点介绍了地形实时显示技术中数据简化方面的     

瓦片四叉树和填充曲线实现海量地形数据管理

针对大规模地形数据庞大数据管理效率低的问题,提出一种瓦片四叉树和Z型、Hilbert填充曲线相结合的海量地形数据管理方法。基于粗粒度的瓦片四叉树能够实现地形实时快速绘制并很好保证数据的连续性;依据Z型和Hilbert填充曲线和数据块编码设计的无指针数据索引实现数据块的快速准确定位。此外,数据预测策略能够实现可见数据的实时调度。经实验验证该方法能够实现海量地形数据真实实时绘制。     

基于GeoMipMap的分形地形的动态生成算法研究

三维真实感地形的生成一直是计算机图形学领域中的焦点课题,介绍一种同时采用GeoMipMap算法与分形算法来生成动态的随机地形的新方法,提出同时结合地形中点替换法和GeoMipMap算法的实时优化算法,讨论地形生成过程中的裂缝、突跳问题和顶点数据的存储问题,利用可见性剔除的简化策略和纹理混合贴图方式的渲染方法,并给出了该层次细节模型在地形渲染中的实现方法.通过对此算法的实现和优化,在保证一定的地形渲染效果的前提下,减少开销达到了提高实时渲染速度的目的.     

虚拟环境中大范围三维地形模型简化方法研究与实现

大范围三维地形模型生成技术是虚拟自然环境和虚拟仿真领域中视景系统的重要组成部分,本文基于真实地形数据的地形生成及实时显示技术,分别介绍了常用的地形简化方法视截体裁剪技术、细节层次模型(LOD)技术和多分辨率纹理贴图(mip-map纹理)技术,并提出了一种基于视点变化的地形模型简化方法——基于视点自动裁剪的多LOD模型生成技术。     

基于静态LOD的输电线路虚拟地形渲染优化算法

针对输电线路三维可视化系统中大规模地形场景的渲染问题,提出一种基于静态LOD的虚拟地形绘制优化算法. 建立输电线路廊道内地形高程数据的分块模型,将视角移动速度纳入细节层级的评价因子中,结合视点距离、地形复杂度等因素改进评价函数. 通过阈值判断网格内数据点高程值的方差,选择不同的线性插值函数完成地形曲面的模拟效果. 实验结果表明所提算法有效减少了运动状态下地形三角面的绘制数,具有更加流畅的虚拟场景帧数和良好的地形仿真效果.