基于简化控制点的不规则军标地形匹配方法

针对三维不规则军标与三维地形的匹配问题,对于不规则军标,提出一种基于简化的控制点的地形匹配方法,可以既满足实时绘制的要求,同时又达到绘制效果逼真,较大地提高绘制的速度和效率,该算法通过对标绘中获取的高程曲线进行控制点求解、简化,并和地形数据进行交互平滑等计算处理,生成的曲线更加光滑、合理,通过实验分析验证了该算法的可行性,该算法可以在保证较好的匹配效果同时实现更快速的匹配速度。     

嵌套二叉树实现大规模地形实时绘制

实时调入视点可见数据,快速动态地建立连续细节层次(LOD)模型是提高大规模地形绘制速度的关键技术。在数据分块组织的基础上构建了两层嵌套二叉树。通过索引数据二叉树和可见性判断,实现可见数据的实时调入;对可见数据块,通过LOD建模三角形二叉树和设计的基于包围球的节点误差评价函数,实现连续LOD模型的快速动态构建,提高大规模地形的绘制速度。实验表明文中的方法可以取得较高的帧速率和较好的绘制效果,实现了大规模地形的实时绘制。     

复杂场景中海量外存地形模型的实时绘制算法

针对地形相关复杂三维场景应用需求,提出一种海量地形外存实时绘制算法,该方法使用离散细节层次技术并结合视点相关动态连续细节层次选择.基于元网格连通边权值简化地表模型,并基于Hausdorff距离进行视点无关批LOD误差控制.提出一种海量数据实时调度方法,通过分层增量控制,两级数据预取和改进的快速视锥裁减实现了对外存数据的动态装载与调度.实验表明,该算法处理海量地形数据时占用较低系统资源,从而能够在复杂场景环境下进行快速实时绘制.     

面向虚拟矿山的复杂异构地形网格渐变仿真

针对虚拟矿山动态仿真中地形网格具有规模大、结构复杂和变化前后拓扑异构等特点,实现了一种边界一致的快速异构网格渐变仿真方法。首先将大地形网格划分为静态区和动态区,对变化前后的动态区网格进行双向插值,实现顶点对应和拓扑重构;然后利用k-d树等结构建立动态区顶点和三角形网格的空间索引关系,实现对地形网格变化区域的快速查找和更新;最后根据地形网格特征自动计算符合实际生产工艺的渐变推进方向。通过实验表明,该方法在效率和逼真度方面均能满足虚拟矿山动态可视化仿真需求,可以较好地完成复杂地形网格渐变模拟过程。     

基于粒子系统的卫星云图三维仿真与简化算法

提出了一种基于粒子系统的卫星云图的快速云三维仿真算法,该方法从卫星云图中提取真实云的二维轮廓,使用不同级别的圆形进行云轮廓曲线的拟合,将所获得的圆形以相同半径和圆心扩展到三维空间的球形,根据粒子系统的原理在生成的云三维轮廓中随机地产生粒子,并为这些粒子赋予颜色、大小和速度等初始属性,对云粒子进行渲染和绘制实现云的三维模拟。为提高绘制的帧速率,提出了粒子系统的简化算法。通过实验证明了该方法能够快速地仿真出卫星云图中各种形状的三维云,实现云的快速动态模拟。     

基于粒子沉积的三维场景绘制

三维场景绘制是游戏、虚拟现实等领域中的一个重要内容,而地形绘制则是三维场景绘制的基础.通过引入分子束附生领域中粒子沉积的概念,在模拟一般地形的基础上,更好的实现了火山、岛屿等一类特殊地形的三维地形绘制.在此基础上与多重纹理,天空盒等技术相结合获得了较好的真实感效果.实验结果表明,此方法能够生成更加真实的三维场景.     

多分辨率地形模型动态构建与实时显示研究

论述了一种基于大规模格网数据或离散高程点动态构建多分辨率地形模型的算法。基于三维透视投影理论,实时计算视野区域,在该区域内,通过地形的自身复杂程度、视点位置及视线与局部地形的方向关系确定三角形的六叉分割,构建地形层次三角网(HTIN),并利用包含三叉树子节点的四叉树管理HTIN,优化了HTIN的形状,提高了算法的效率。实验结果表明:该算法在三维地形的逼真显示与实时交互绘制方面均取得了较好的效果。     

多用户全球三维仿真的数据组织与调度研究

以多用户全球三维仿真为应用背景,研究P2P环境下海量数据的多点并行分发技术。通过依据地理空间的影像分块、编码协议和Tracker服务器所维护的资源拥有节点四叉树索引列表,实现P2P网络中的快速资源定位;利用基于数据预测、缓冲思想的优先下载策略和用户节点间的直接数据交换,提高数据分发效率。最后,通过对现有的多用户三维地形可视化系统进行改造试验,证明该方法的有效性。     

"嫦娥一号"任务全球地形实时仿真技术研究

针对"常娥一号"任务中航天器绕地球快速漫游的需求,设计了一种全球地形实时仿真技术.该技术采用建立静态层次细节模型和连续层次细节模型相结合的方法.运用逻辑四叉树结构组织全球海量数据的静态层次细节模型,满足海量地形数据的快速访问,并设计了数据更新算法,用以更新不同时相的地形数据;设计可见区域多细节层次数据块的快速确定算法实现全球地形的实时漫游,运用动态缓存调度策略提高了地形的绘制速度.实验表明,运用该技术实现了微机上全球地形的实时漫游.     

一种基于网格控制的三维MGIS符号动态建模方法

三维MGIS符号的动态建模是虚拟战场及军事地理信息系统的重要内容,对提高战场态势的直观性,增强辅助决策能力具有重要意义。提出了一种基于网格控制的三维MGIS符号动态建模方法,使用贝塞尔网格和DEM网格控制MGIS符号的三维形状。在建立MGIS符号层次数据结构的基础上进行空间剖分,形成空间逼近线段;通过空间曲面约束,有效控制空间形态;最后进行Delaunay三角网重构,从而得到三维空间中的动态模型。实验结果表明,该方法能够很好地控制三维MGIS符号的平面与空间形态,并能有效实现DEM地形跟随。     

一种基于数字地球的运动模型与地形匹配方法

三维模型与地形的匹配问题涉及到模型控制矩阵与模型与地形接触点高程值的计算。其中接触点高程值的计算问题与地形渲染采取的数据组织和绘制算法密切相关,采用规则网格构建地形的数字高程模型,在此基础上提出了弱网格实现数据结构的地形匹配算法。首先为三维模型在三维GIS视景中建立了数学控制匹配模型,然后基于规则网格像素坐标系计算模型与地形接触点的高程值。方法不考虑规则网格的具体绘制实现技术,在采用规则网格的地形下具有较强的适用性。     

基于线素的力觉人机交互建模和实时渲染方法

针对空间路径引导的力觉交互过程,提出了线模型的建模思想以及实时渲染方法。在建模方法中,提出线素的概念,把三维空间复杂轨迹分解为基于线素(LIXEL)的有序拓扑装配连接。线素间的拓扑关系采用特征点描述,基于特征点实现基本线素的拼接和顺序定义。在实时渲染方法中,提出了一种基于DeCasteljau算法的三阶Bezier曲线模型的快速碰撞检测算法,以满足1kHz力信号更新率的要求,并提出了在书法力觉交互过程中基于检测特征点平面的稳定性处理方法。基于线模型方法构建了具有力反馈的书法训练系统,并进行了试验验证,证明采用线模型方法构建的力觉交互系统能够稳定、逼真地模拟钢笔书法训练时的力觉导引过程。     

一种超大规模地形的实时渲染方法

地形的三维可视化在多个领域中有着广泛的应用。本文将地形数据分块技术、LOD技术、视锥裁减技术和ROAM算法等相结合,提出了一种解决超大规模地形数据实时渲染问题的方法。该方法可以实现足够大规模地形数据的实时连续细节层次渲染,并且利用了帧和帧之间的关联性,极大的提高了渲染速度,取得了较好的渲染效果。     

三维地形建模与可视化研究

针对当前地形三维可视化及其绘制技术的研究现状,在吸取计算机图形学、科学计算可视化、虚拟现实、计算机网络的先进理论和技术成果的基础上,围绕数字地形模型以及基于网络的三维地形可视化等核心技术内容展开研究,提出了建立数字地形模型中不规则三角网(TIN)的改进算法和思路,给出了运用VC 和OpenGL实现的三维真实感地形可视化实验软件。     

一种基于顶点纹理的LOD地形渲染算法

Shader Mode 3.0引入的Vertex Shader Fetch是GPU可编程图形渲染技术发展的又一重要进展,基于该技术提出了一种新的地形渲染算法.算法主要特点是将地形高程数据组织成单通道纹理存放于显存,用于支持视点跟随的LOD地形渲染.绘制阶段,CPU端只需输入平坦的嵌套状的网格,GPU端首先根据当前视点参数计算该网格顶点的实际二维位置坐标,使用该坐标从地形纹理中采样出该顶点的高程值,这样平坦网格的顶点获取到实际的三维坐标值,图形渲染管线将继续处理直至输出显示.如此安排绘制流程可以彻底消减CPU计算负载,转而充分运用GPU高数据处理能力和可编程特性.实验表明,使用本算法绘制地形,效果逼真、绘制效率大大高于传统LOD地形绘制算法.     

基于多层等值面的电磁环境三维可视化研究

电磁环境三维可视化是目前虚拟战场环境中亟待解决的问题之一,提出多层等值面的方法来表现三维电磁环境。数据生成采用了Longley Rice电波传播模型,该模型考虑地形遮挡以及大气影响,计算生成了用频设备的三维空间电磁波强度值。为了直观表现电磁波强度在空间中的分布范围,采用多层Marching Tetrahedra(MT)等值面的方法,表现了多个不同强度大小的电磁环境分布,解决了面绘制方法在对体数据内部数据细节表现不够的缺陷。为了提高电磁环境的可视化性能,充分利用现在图形处理器(graphic processing unit, GPU)的通用计算能力,实现了硬件加速多层等值面一起提取输出的方法,降低CPU计算负荷,加快了等值面提取速度。最后实现了一个可实时交互的电磁环境三维可视化系统,实验结果表明该方法表现了用频设备在虚拟战场环境中的三维电磁态势,对于用频设备选址和无线通信规划都有一定的辅助作用。     

一种加速复杂场景绘制的可见性判断算法

论文研究了基于微机平台的复杂场景实时生成的关键技术,采用面向对象技术构造了虚拟场景的树型层次组织,提出了基于三维地形的场景空间层次包围盒构造方法,基于空间层次包围盒进行快速可见性预判断和LOD层次计算,实现了一个基于微机平台的复杂场景实时生成系统,并应用于虚拟战场的实时仿真。     

一种基于医学三维数据场模糊分割的体元投射算法

论证了医学三维数据场边界过渡区域的存在性，并提出了一个修正体元投射算法。该方法先对三维数据场进行归一、整数化的预处理，并修正扩展二维图像的分割方法，使之适用于提取三维数据场边界过渡区。在此基础上将三维数据场非此即彼的分类优化为将数据场分为边界过渡区域和非边界过渡区域的模糊分割，再分别予以不同的体元投射绘制。最后给出的实验结果表明，算法既可以提高了数据场过渡区域的图像质量，又可以保证图像的绘制速度。