基于小波变换和GPU加速的地形绘制技术研究

研究基于GPU和小波变换的海量地形数据实时绘制技术,通过小波变换构造地形网格的动态多分辨率模型,利用小波完备的数据重建功能,实现不同分辨率数据间的实时转换,减少从慢速外存向内存读数据的时间开销,提高绘制效率。通过小波渐近绘制算法解决不同分辨率模型间的平滑过渡问题,通过扩大了小波变换的采样范围解决块间小波变换的边界问题,通过顶点数据拟合算法解决相邻地形块间的裂缝问题,优化GPU的地形遮挡剔除算法,挖掘GPU的通用计算能力,在加速几何绘制的同时加速小波变换,进一步提高算法的效率。     

基于多分辨率遮挡剔除的复杂地形绘制框架的研究

基于复杂地形实时绘制的特性,分析了地形多分辨率建模与遮挡剔除技术结合的必要性,提出了一种将地形多分辨率建模与基于最小二次方平面的地形遮挡剔除相结合的地形绘制框架及其设计原则.基于该框架的地形绘制算法除了能有效减少送入绘制管道的多边形数量之外,还充分考虑了算法性能的最优化及地形的动态扩展.实验表明了基于多分辨率遮挡剔除的地形绘制框架的可行性和有效性.     

基于ROAM算法的弹坑实时可视化系统设计

基于复杂的虚拟战场环境仿真及三维游戏的高逼真度要求，多分辨率动态地形的实时可视化，近年来在国内外得到了普遍的重视和研究。在前期初步研究动态地形的表示及动态地形多分辨率实时可视化的基础上，基于ROAM静态地形算法的动态扩充，设计了弹坑实时可视化系统的仿真管理。并初步实现了战场环境中弹坑的实时可视化。     

基于海量空间数据的实时地形视景仿真算法研究

随着数字地球和数字城市概念的提出，建立海量空间数据的实时地形视景仿真系统受到了越来越多的关注。建立了多分辨率空间数据的四叉树结构模型，提出了基于屏幕分割的LOD数据装载算法和基于相同地理空间大小的LOD数据分割方法，实现了任意方向和分辨率数据块之间的无缝拼接，融合了视相关和地表特征的地形简化方法，同时综合运用了可视区数据的各种预处理手段，提出了可视区数据小号更新算法．通过原型系统开冀。在微机平台上地形绘制速度可达每秒25帧.     

基于流式渐进传输的大规模网络地形实时漫游

针对基于网络大规模三维地形的仿真应用需求,提出一种网络地形流式渐进传输与实时绘制方法,该方法通过提出适用于地形几何特征的整数提升小波变换来构造多分辨率地形四叉树模型,并将地形压缩为渐进比特流,提出了针对流式传输的客户端数据调度与预测算法,并基于视点无关批LOD误差控制实现渐进渲染。实验表明,该方法无层次数据冗余,数据压缩比率高,能够有效降低网络数据传输量,客户端能够适应网络带宽变化,实现大规模网络地形场景的实时交互式漫游。     

"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.     

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。     

一种基于图形硬件的海量地形实时可视化算法

利用基于图形硬件的地形可视化算法—Geometrical Clipmap算法的基本思想,简化了算法的实现细节,讨论了算法的纹理映射处理方法,同时使用了一种更为快速高效的视锥体裁切方法和裂缝消除技术,进一步提高了绘制速度。并利用该算法结合金字塔多分辨率层次模型以及多线程动态调用机制,实现了海量数据的实时可视化。     

一种时间控制的地形绘制算法

提出一种由时间控制的三维地形绘制新算法。依据事先确定的绘制时间对分块地形加以时间分配,同时考虑人眼感知因素确定地形绘制多分辨率层次,保证漫游中每帧的绘制时间与预设的地形绘制时间相等,与地形特点和视点位置无关,实现每帧地形绘制时间恒定,有效地解决了漫游过程中由于绘制帧速率不稳定而造成的显示滞后和画面的跳跃现象。算法适合具有大规模地形的场景实时漫游系统。最后通过实验数据表明算法是可行而且有效的。     

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.     

一个三维地形仿真系统的设计与实现

介绍了自主设计开发的大规模三维地形仿真系统，该系统采用C／S结构，在数据分块的基础上，通过合理的数据调度策略及有效的数据结构，使得数据以“流”的方式进行处理和显示。系统计算量小，内存消耗低，支持海量数据的无缝漫游，同时支持多用户并发控制及多窗口显示。     

复杂战场环境中基于规则格网的动态地形的研究

分析了现有的静态地形的多分辨可视化算法，选择基于规则格网的ROAM(Real-Time Optimally Adapting Meshes)算法作为动态地形研究的基础算法，并对ROAM算法作了适应一般动态地形可视化的通用性的改进，提出了规则动态地形和不规则动态地形的解决方案，并用实验数据证明所设计的方法是可行而且有效的。     

基于自适应四叉树视相关的多分辨率地形简化

提出了一基种于自适应四叉树结构视相关的动态多分辨率地形简化算法。主要讨论了地形简化中多分辨率地形网格生成、节点评价函数、多分辨率LOD转化时的图像跳跃以及多分辨率地形纹理映射着等关键技术问题，有效地解决了多分辨率地形网络拼接中的裂缝问题和层次细节转化中的图像跳跃现象。     

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。     

全球多分辨率虚拟地形环境的金字塔模型研究

针对全球多分辨率地形环境的数据特点和渲染需要，结合多分辨率LOD（MRLOD）模型技术，设计并实现了一种面向全球的金字塔模型，并详细说明了金字塔模型的构建规则。在分析传统分层分块方案的不足的基础上，提出了设计的分层分块方案，并分析了方案的可行性和分层分块后的结构组织。     

基于XVL技术的海底地形生成方法

XVL技术提供了大压缩比的不规则表面高精度简化和快速渲染的方法,可提高基于Web环境三维仿真的实时性。文中描述了在下一代三维引航系统中构建XVL格式的三维海底地形的方法,对于移动式、低带宽条件下的高逼真度三维仿真系统的实时性有重要的意义。经过水深数据提取、三角网构建和Lattice表面拟合等步骤后,生成的紧凑的、包含丰富细节的Lattice表面,能够大幅度地减少网络数据的传输量和提高客户端的渲染速度。采用从二维电子海图中提取海底地形数据的方法,充分地利用了珍贵的现有权威性资源,是一种快速构建海底地形的有效方法。本文还详细介绍了在VRML文件中扩展XVL标识,存储和表示海底地形数据的方法。     

基于四叉树的地形数据二维显示与交互

地形是合成自然环境中重要的组成部分，地形的二维显示对于创建想定以及二雏仿真具有重要的意义。本文根据地形二维显示中遇到的实际问题，提出了基于四叉树的地形二维显示框架，将不同类型、各种规模、各种格式、大数据量的地形数据用该显示框架统一组织起来，实现地形图的动态生成，解决了地形图的动态交互显示及实时查询问题。