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.     

基于四叉树结构的地形可视化建模

介绍了一种可行的大规模地形动态三维可视化的实现方法。结合实际地形高程数据,采用四叉树结构来组织地形顶点,应用视相关的动态层次细节技术来减小系统实时运算量。探讨了裂缝消除的方法,实现了基于普通PC机的视点漫游和实时绘制功能。     

一种大区域地形的实时漫游方法

提出了一种地形简化方法,该方法在获取了不同分辨率的规则网格数字高程模型（digital elevation model,DEM）数据块之后,结合视点参数在保证输出图形质量的情况下对网格进行简化,产生一种密度均匀变化的不规则网格。对于给定的原始分块,所能产生的不规则网格组合数是有限的。为了避免简化所占用的时间开销,用模式文件存储所有可能产生的网格,漫游时,直接调用模式文件进行绘制。该方法能够保证各分块之间的无缝拼接,使绘制数据的冗余量大大减少,在保证输出图形效果的同时,大大提高了绘制速度,采用该方法可以实现67帧/s的高帧速漫游。     

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.     

基于OpenGL三维河网地形与数据场的可视化

结合虚拟现实技术在数字流域中的应用,研究了数字高程模型的建立与三维地形实时绘制显示的机制.详细描述水利工程三维模型的构建及可视化仿真,在三维数字河网基础上叠加了实时计算的流场与温度场的数据,实现三维动态流场与温度场可视化.基于OpenGL环境开发的交互式可视化仿真系统形象地描绘流域内的地形场景、水利工程、河网等,对实现三维漫游、空间信息查询、洪水淹没分析和专业成果数据的可视化分析方面具有重要的作用.为分析水利水电工程建设对河道天然径流的影响,尤其是库区上下游水温方面的生态环境影响,提供了一个可视化的分析平台.     

基于GPU的平滑地形可视化算法

提出了一种基于GPU的平滑地形可视化算法,侧重于解决地形可视化方法面临的时间连续性和空间连续性问题。算法采用了规则地形块的批LOD可视化方法。基于平滑过渡的思想,考虑了地形块相邻层次间的过渡和相邻的不同地形块间的边界匹配关系,以地形块的区域划分为基础,为每个顶点实时分配相应的过渡权值,在地形块的绘制过程中同时完成了不同LOD层次以及不同地形块间的平滑过渡,实现了整个地形的平滑可视化。面向GPU的算法设计与实现保证了其执行效率。针对典型数据集,该算法能够以较高的帧率完成大规模地形的实时平滑漫游,避免可视化过程中的裂缝和突跳等不连续现象。     

高速公路地形三维仿真关键技术研究

高速公路一般具有线性、狭长的特性,如何快速有效地生成、绘制大规模地形成为高速公路视景仿真的关键。为解决该问题,从宏观上提出了一种按道路线形进行地形划分的方案,将大规模地形转换为小块地形进行处理。为了解决多地形块之间的拼接问题,提出了一种多地形块之间的边缘融合算法,同时对多地形块采用动态调度策略来实现交互式实时漫游。实验结果表明,该算法能够有效地实现高速公路大规模地形的快速生成和渲染。     

基于TMS的数字孪生城市分层影像数据实时绘制方法

三维地形绘制在军事、农业、交通、智慧城市等众多行业中应用广泛,其中影像数据的处理方式主要采用空间网格划分和建立不同层级的瓦片数据。为了提高三维地形的分辨率,切割的瓦片数量呈指数增长,海量瓦片数据的访问、索引和绘制都是需要攻克的技术难题。本文提出了一种基于TMS的分层影像数据实时绘制方法以解决这些问题,并解决不同层级影像衔接处出现严重色差的问题。在该方法中,构建了不同影像层的服务对象,并实现了大量数字孪生城市分层影像的层级、顺序、位置的灵活控制管理。同时,根据视口中的加载瓦片的相对优先级,存入高、中、低三个队列,以加速瓦片数据的调度与绘制。为了加速影像瓦片索引获取,根据视口内的瓦片矩阵范围计算屏幕像素大小,获取影像瓦片的初步层级后与当前文件资源的层级比较确定影像的最终层级,然后计算视口内影像瓦片的索引和根据经纬度、层级计算行列号,从而形成影像资源的请求路径。最后,在多层影像绘制过程中,根据影像层级大小依次从最底层开始两两图层依次混合,得到正确的混合结果。本文针对实际应用中的近、中、远景及沿海等多层影像数据进行了三维地形绘制实验,结果表明,在NVIDIA 2070显卡上能够达到300 FPS的高实时性能,并且达到无影像层级色差且高质量的绘制效果。因此,本方法能够灵活地绘制大规模多层级影像数据,构建出数字孪生城市场景的三维地形。     

基于双缓冲队列的海量地形数据并行处理方法

海量地形数据处理过程中,硬件的性能优势不能得到充分利用,已成为制约大规模地形绘制速度的瓶颈.针对这一问题,分析了影响硬件处理能力发挥的关键因素,采用双缓冲队列的设计思路,提出了一种支持海量地形数据的并行处理方法,即将大规模地形绘制分为数据处理和渲染绘制两个独立的过程,分别进行并行处理:设立两个缓冲队列,将数据的读、写操作区分开来;充分考虑了瓦片加载的优先级,并据此进行任务分配.实验表明,该方法有效地提升了大规模地形绘制的整体速度.     

海量地形三维仿真系统的设计与实现

在CTS和Vegaprime软件的基础上,建立海量地形三维仿真系统。收集中国福建省的ETM数据和数字高程模型数据,预处理后利用CTS软件生成虚拟纹理和地形格网,并进行纹理映射。在VegaPrime下引用地形格网和虚拟纹理形成三维的海量大地形场景,并基于MFC环境下实现海量大地形三维仿真系统。通过采用虚拟纹理技术、层次细节模型、大地形数据的组织、地形纹理的映射技术、大地形碰撞检测技术、大地形调度技术,解决了在大区域尺度下海量地形数据漫游的难点。     

基于Creator的分块技术研究与实现

三维地形建模涉及到庞大的地形数据和纹理数据,如何将其快速调用显示一直是虚拟漫游系统的关键问题。文章研究了三维地形建模的分块地形和分块纹理技术,在Muhigen Creator中采用分块地形和纹理技术建立三维地形,给出分块纹理映射到分块地形上的方法,最后测试了三维地形在Vega中的载入速度和显示帧速率。测试结果表明,通过分块技术的应用,三维地形模型数据读取速度快,仿真效果真实流畅,有效提高了三维地形的栽入速度和实时显示帧速率。     

三维电子海图地形可视化技术研究

针对三维海底地形数据获取和多分辨率显示展开对三维电子海图的研究.利用加权平均法将从二维电子海图中提取的水深数据插值为规则格网数据,并采用四叉树结构对数据进行组织.为提高散乱地形数据检索效率,给出了一种散乱数据索引方法.基于细节层次思想,设计了一种四叉树节点误差评价系统,以实现地形简化和提高渲染效率.实验结果表明,在实现海底地形连续多分辨率显示的基础上,满足了细节层次思想对图形渲染的要求,并具有较高的显示速度和较好的图形效果.     

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.     

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.     

复杂场景中多细节层次模型生成新算法

图形渲染速度目前已成为大规模虚拟漫游场景的主要瓶颈,而降低场景复杂度是提高图形渲染速度的有效方法,目前比较常用的是细节层次(Levels of Detail,简称LOD)模型。在详细分析传统LOD模型算法的基础上,提出了模型差值信息渐增的改进思想,以避免系统的重复建模并减少了数据冗余。算法验证结果表明,改进的LOD算法可以较好的降低场景复杂度,进而提高图形渲染速度。     

延迟光照算法对Hadoop集群渲染系统的改进与实现

针对集群渲染系统在三维场景文件输出过程中,海量数据处理以及存储的问题,利用Hadoop框架对现有系统进行分布式模型改造,以基于延迟光照算法的处理方式,对分布式存储和计算的业务逻辑结构部署,实现改进Hadoop集群渲染系统对任务的处理策略,提供高容错、可靠的存储和海量计算数据的方式.通过实验证明改进的Hadoop集群渲染系统可以提高系统利用率和任务处理能力.     

一种视点相关的地形三维实时渲染算法

地形三维可视化过程中Hoppe包围球视区裁剪算法计算距离时,包含了大量的乘除开方运算,效率低下,对部分节点建立的包围球扩大了节点占据的空间,易造成节点误判.针对这些情况,提出了一种新的地形渲染算法.该算法首先根据视图体投影对节点进行粗略判断,然后对相交部分数据块建立节点包围球进行二次判断,避免了节点误判造成的大量分解操作,提高了三维地形实时渲染的效率.