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.     

一种大范围复杂场景的快速绘制算法

文章对如何提高大范围复杂场景的显示速度进行分析,利用物体的空间拓扑结构对空间场景进行预裁剪,同时,建立了合适的模型调度策略,并将两者相结合给出了一个大范围场景的快速绘制算法。文中用一个实际应用说明该文提供的绘制算法的有效性。     

网络环境下基于外存的大规模流程工厂模型交互绘制

现有的基于网络的远程绘制系统在绘制过程中对网络带宽和时延具有较强的依赖性,为了获得较高的绘制速度,需要耗费大量的预处理时间和存储空间.针对网络环境下模型的设计校审工作对预处理时间、绘制速度和图像质量的实际需求,提出一种基于外存的大规模流程工厂模型交互绘制算法.绘制前,首先从服务器端获取模型的几何参数和拓扑信息;然后根据流程工厂模型特征,在客户端以设备和管线为基本单位组织外存数据,采用体元合并的方法快速完成模型层次细节的计算和存储.分析了校审内容和校审人员的运动习惯,并将其与基于视点可见性的预取算法相结合,在本地实现外存数据的高效预取,且绘制过程中无需传输模型面片信息.实验结果表明,文中方法在普通PC机上能够将具有21 M左右面片模型的预处理时间控制在5 min以内,在保证校审所需图像质量的前提下取得平均30帧/s的平稳帧速,且绘制过程不依赖网络带宽和时延.     

一种视点相关的大规模地形快速实时生成算法

为了解决大规模地形实时漫游过程中,由于不同细节层次模型之间过渡而引起的图像跳变以及图像绘制帧率不高的问题,提出了自底向上的一次性整体构网,网格节点实时更新的建模策略。运用基于块和三角形面片的混合裁剪模式 ,结合简化的高度差投影计算方法,快速选取适合的地形节点 ;然后采用加点、删点、局部更新三种途径对 Delaunay地形三角网进行实时更新。同时在地形漫游过程中实现了对高度差投影限的自适应控制。仿真实验表明,该算法有效地避免了图像跳变现象,与同类算法相比 ,具有较高的图像绘制帧率,特别适合大规模地形的近距离     

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.     

基于层次细节模型的遮挡裁剪算法

遮挡裁剪和应用层次细节模型是两种有效的三维复杂场景渲染加速算法，为了快速地进行三维复杂场景的渲染，提出了一种结合层次细节模型与遮挡裁剪技术的算法框架，该算法首先在预处理阶段，将场景划分成不同空间层次结构；然后在运行时刻，对较高的空间层次，可应用遮挡裁剪技术判别场景的可见性，并裁剪掉不可见场景部分，而在局部的较低层次上，则应用网格简化方法来选择适当的模型层次细节，实验结果显示，该算法取得了较好的加速性能。     

QuickWalk:一个大规模场景交互漫游系统

随着三维扫描与建模技术的飞速发展,三维场景的数据量急剧增大,无法一次性载入内存,而且难以进行交互绘制.研究开发了一个大规模外存场景的交互漫游系统QuickWalk,该系统集成了视点相关的层次细节技术、可见性剔除和场景数据的内外存调度,能够有效地减少运行时刻的内存需要,使CPU、GPU和I/O三者的效率得到充分发挥.实验表明,在保证场景绘制质量的前提下,该系统能够在目前普通的PC上实现大规模外存场景的实时显示和交互操纵.     

基于GPU的大规模地形数据绘制算法

针对大规模地形数据绘制中,对绘制过程快速、生成图像清晰准确的要求,从地形数据的组织、实时绘制时LOD选取标准、层次过渡优化、视锥体裁减等地形可视化的几个关键技术层面着手,提出合理的解决方案。生成的结果表明,该方法能够充分利用GPU进行绘制,可以适用于大规模地形数据绘制。     

基于虚拟现实的渲染优化算法

随着虚拟现实技术的不断发展，对虚拟场景的真实度要求也越来越提高.然而在虚拟场景中，复杂的地形、大量的植被和建筑使需要渲染的数据量大得惊人，故渲染速度成为了虚拟现实技术的一大瓶颈.现有的研究并不能很好的提升虚幻引擎中的渲染速度，还会出现“突越”和对视野外模型剔除效果差的问题.本文提出一种游戏线程与渲染线程并行和双层裁剪算法.首先在虚幻引擎中将游戏线程与渲染线程并行以提升渲染速度，然后使用淡入淡出细节层次算法进行第一层裁剪，最后使用缓慢剔除算法进行第二层裁剪，提升剔除效果.实验证明，该方法与串行线程相比渲染速度提升了40%，与传统单层裁剪算法相比，帧率也达到了55.     

基于LOD的大规模输电线路场景实时渲染算法优化

针对输电线路走廊大规模地形环境仿真渲染效率较低的问题,通过模拟人眼视角的特点,提出一种基于多控制因子的LOD算法。该算法在综合考虑距离、地形因素对地形网格进行简化的基础上,结合仿真场景大部分工作在漫游模式下的特点,将视点移动速度作为一个重要的控制因子放入评价函数中,优化后的算法在视角漫游状态下,可通过评价函数计算模型简化程度。对比实验表明本文算法比ROAM算法、限制四叉树算法具有更快的渲染速度。     

一种大规模地形的快速漫游算法

地形漫游在仿真、模拟、虚拟现实等领域中有着广泛应用。大规模地形的实时漫游算法一般采用视见体裁剪和与视点相关的连续细节层次等技术来减少实际绘制的地形数据量。通过地形分块和视见体投影三角形扫描算法实现快速裁剪，通过调整顶点的高度值消除裂缝，通过基于三角形的四叉分割实现连续细节层闪地表简化，简化了算法实现，提高了算法效率，在没有利用帧连贯性的情况下，算法可以在PC机上实现较大规模地形的快速交互式漫游。     

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.     

基于球面的海浪建模与绘制技术研究

由于传统的海浪建模与绘制方法多是基于平面进行建模与绘制,较少细致考虑球面曲率对海浪建模和绘制的影响,因此无法在球形表面绘制出海浪在不同条件下形状、色泽等的变化。为了实现无界海洋的虚拟自由漫游,提出了一种考虑球面影响的、任意视点下的海浪建模与绘制方法,其核心是球面海洋模型和屏幕细分的自适应算法,同时基于海洋学知识以及解析几何和数字地球特点,首先解决和消除了模型生成中存在的计算量大和高纬度“压缩现象”等问题,并建立了球面海浪模型;然后,依靠可逐点计算的海浪生成模型,利用屏幕细分自适应算法将计算限制在与视点相关的可视球面海洋区域,并使几何分辨率依视点变化;接着采用“夹球”技术,解决了海面生成中存在的“边缘裂缝”现象;最后,采用GPU技术绘制出不同观察距离和方向下的真实感海浪场景,进而实现了用户在无界海洋上的自由漫游。     

视点相关的真实感三维风景区模拟研究与实现

提出采用八叉树组织真实山体数据,根据视点距离采用不同的细节层次LOD表示山体各部分,并结合视觉剪裁和帧间相关性进一步减少绘制的山体,达到加速三维地形的绘制和漫游的目的.使用混合纹理映射、阴影渲染技术,并加入山谷中的水面模拟,生成具有真实感的大规模三维风景场景.实验结果表明该方法有效地减少了算法复杂度,易实现碰撞检测,大大提高了绘制效率,在PC机上能实时地生成高分辨率、具有真实感的场景,完全满足VR交互要求.     

基于自适应二叉树的场景视锥体裁剪算法

建立逼真而丰富的三维场景是可视化领域的主要任务.场景的数据管理和可见性判断对后续渲染的质量和效率起到了至关重要的作用.为了弥补传统场景组织方式在实际应用中的缺陷,本文采用自适应二叉树场景组织算法对场景进行管理,采用层次化裁剪的方式对场景树的节点进行视锥体裁剪,在裁剪过程中所操作的对象是节点中的包围球和包围盒.实验表明,这种基于包围球和包围盒的层次化的视锥体裁剪算法大大的减少了参与裁剪的节点的数量,提高了裁剪的精确性,具有较好的裁剪效率和较高的稳定性.     

基于LOD控制与内外存调度的大型三维点云数据绘制

通过结合基于视点的细节层次（level-of-detail,LOD）控制技术和内外存调度的数据控制策略,实现大型三维点云数据在一般配置PC机上的实时交互浏览．首先将输入点云分为大小相等的若干块。然后对每块数据分别建立误差控制下的多分辨率数据结构,并进行内外存分配．在交互绘制中,通过用户视点来确定当前的感兴趣区域,以控制模型表面的细节层次分布．该算法不但可以实现大型点云数据的实时交互绘制,而且可有效地提高一般点云数据绘制时的内存使用效率．