大面积真实地形场景库的生成与实时显示技术

大面积真实场景库的生成与实时显示是军事仿真视景系统开发的难点问题。作者研究了解决此问题的关键技术,包括LOD、虚拟纹理、纹理映射、页面动态调度策略和大地形数据库管理;提出了应用上述技术的解决方案,利用CreatorTerrainStudio工具建模,生成逼真的大面积地形,采用VegaPrime及其LADBM模块绘制真实场景,保证了驱动实时性,并达到了良好的仿真效果。     

一种高效的大规模三维地形遥感影像纹理映射方法

针对大规模虚拟战场地理信息建模与绘制的需求,研究提出一种可充分发挥GPU和多CPU核微处理器处理能力的、高效的大规模三维地形遥感影像纹理映射方法.该方法直接利用GPU进行高效的纹理压缩解压,采用基于多CPU核微处理器的多线程并行调度策略,实现了视点相关的纹理数据的高效预取和调度,并根据等地理长度映射原理实现了单一精度的大规模遥感影像纹理数据在大规模LOD地形上的精确匹配.实验表明,此方法可有效提高大规模三维地理信息场景.绘制的速度,纹理和地形的匹配精度高,增强了三维地理信息漫游的真实感.     

洞庭湖防洪预警三维虚拟仿真系统平台研究

开发了洞庭湖防洪预警三维虚拟仿真平台,将整个洞庭湖区及周边场景在计算机中虚拟展现.系统开发中应用大范围DEM数据、遥感影像数据、航拍数据和水系、道路、堤岸等矢量数据及实景图片资料,采用地形自动建模软件Terra Vista和地物建模软件Creator完成了大范围地形地物的建模,并对洞庭湖水系精细建模后,与大范围场景形成嵌套建模结构.建立了三维可视化平台,探讨了系统开发中的关键技术,如场景模拟控制、图层读取显示、水体自适应建模等技术,实现了场景的三维可视化及漫游、1954和1998年历史洪水在三维场景下淹没范围的显示以及重点垸和蓄洪垸的显示;并对蓄洪垸内洪水的动态演进过程进行了模拟,能实时显示蓄水量.该系统可提高防洪决策的科学性和效率,为洞庭湖区的规划设计以及防洪调度提供了真实友好的虚拟平台,     

基于Vega Prime的三维虚拟战场大地形动态生成研究

大地形的三维可视化直接影响虚拟战场的真实感、沉浸感、交互性及作战仿真任务的覆盖率。针对虚拟战场大地形可视化的特点,着重于大规模真实地形实时可视化技术的研究与实现,并以我国西北部某地区的DEM(数字高程模型)数据及其卫星照片作为原始数据,通过设置多层LOD和采用虚拟纹理、网格简化及地形分块技术,采用三维建模软件CTS(Creator Terrain studio)生成了一块400X400km2的大地形,满足了作战仿真对三维虚拟战场的需求。     

虚拟地景仿真中地物的几何建模技术

地物的几何建模技术是虚拟地景仿真中最重要的研究领域之一。本文重点对几何形态建模、纹理映射建模等技术进行了较为详细的论述,并建成了“虚拟小区”三维视景模型。     

一种基于卫星照片的大地形仿真方法

提出了一种大地形制作方法,该方法采用多边形网格剖分算法由高程数据生成地形轮廓模型,以卫星照片作为贴图生成地形纹理,采用LOD技术提高地形显示速度。给出了卫星照片获取、卫星照片与地形轮廓匹配、贴图精度控制等关键技术的实现算法。结合某导弹飞行仿真项目,制作了某地区一万平方公里区域的大地形场景,仿真效果良好,验证了制作方法的有效性。     

一种海底地形与底质的三维融合可视化方法

海底地形与底质是海洋环境可视化的基本内容。目前基于二维平面的海底地形与底质的可视化结果缺乏真实感,而已有的三维海底环境可视化不能有效反映各种底质的分布情况。为了能够更加真实自然地综合表现海底地形与底质,提出一种海底地形与底质的三维融合可视化方法。该方法首先根据测量数据对海底底质进行区域划分,然后利用等距线方法生成不同区域间的纹理过渡带,采用多重纹理实现不同底质纹理之间的平滑过渡,接着对生成的纹理图像进行瓦片金字塔建模,最后将底质纹理与基于海底水深数据的三维海底地形模型融合绘制。实验结果表明,该方法得到的海底地形与底质的三维可视化效果更加真实自然,可较真实反映不同海底底质的分布情况。     

城市仿真中地形的快速构建方法

给出了一种基于MultiGenCreator的城市仿真中地形的快速构建方法,分析了虚拟城市中地形的特点,阐述了快速构建方法的原理,对方法实现过程中的纹理映射、模型优化等几个具体问题进行了分析并给出了解决办法,文章最后则给出了实验结果和进一步的研究方向。实践表明,该方法可以大大提高城市仿真中的建模速度,从而减少城市仿真产品的生产成本。     

基于四叉树剖分的LOD地形绘制算法

针对三维游戏中室外场景渲染消耗内存大、效率低的问题,提出了一种基于四又树剖分的LOD(层次细节)地形绘制算法,实现了地形多分辨率网格绘制.采用将共事顶点唯一存储的四又树网格表示方法,并利用过程纹理合成技术实现地形的多纹理映射,模拟地表多种地貌混合的真实效果.实验结果验证了本文算法在内存占用、绘制速率和真实感上都优于Lindstrom算法.     

一种大数据量实时交互地形模型算法的研究

介绍了一种基于任意网格数DEM建立大数据量实时交互地形场景建模算法。该算法基于等腰直角三角形网，采用视觉参数相关LOD控制，自适应选择对应的地形LOD，利用基于局部误差计算的全局误差控制方法，控制地形曲面的变化，并结合良好的交互方式实现了大数据量地形场景连续LOD的绘制。     

大范围流域内水体三维仿真研究

建设数字流域的一个重要方面是利用数字流域水文地理信息平台建立起洪水演进仿真模拟系统。文章以大范围流域内的水体仿真为研究对象,详细描述了三维水体仿真的快速傅立叶变换(FFT)模型,并给出FFT模型的计算机实现方法及流程。在水体的三维仿真方面,借鉴大地形仿真技术,提出了水体仿真的细节层次技术和无缝拼接技术,并最终将研究结果应用于清江流域的可视化仿真系统。     

基于能量算子的三维空间实体LOD建模方法

为解决当前多层次细节(LOD)建模方法没有将简化和细分相统一,而造成细节层次模型特征表现不够丰富问题.将能量算子用于三维空间实体模型简化与细分,提出了基于能量算子的三维空间实体LOD建模方法.该方法主要包括3个步骤:模型能量算子计算、基于能量算子的模型简化和细分.实验表明,该方法能够生成细节层次较为丰富的模型,并具有良...     

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。     

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。     

一种快速的海浪仿真方法

海浪仿真的实时性是海洋场景仿真的重要需求之一。对海面网格和浪高计算同时进行简化处理,提出一种快速的海浪仿真方法。该方法采用放射状环形网格对海面进行LOD划分,用海浪谱反演生成海浪高度纹理图序列,并在GPU顶点着色器上对海面网格进行循环纹理映射以获得网格节点的动态高度数据。同时,采用多级纹理映射和视域裁剪对海面网格进行优化处理。实验结果表明,提出的方法能有效提升海浪仿真速度,仿真对CPU的占用率低,真实感强,可充分满足视景仿真系统对海浪仿真的实时性要求。     

反坦克导弹模拟训练器三维图形生成方法的研究

结合某种反坦克导弹模拟训练器的实际开发，在WTK(World Tool Kit)环境下，对三维图形的生成方法进行了研究。详细介绍了三维场景图的生成方法、坦克的地形匹配算法和导弹与坦克的碰撞检测方法。     

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。     

基于组件的水面战视景仿真系统关键技术研究

为了更加生动逼真地体现水面战视景仿真中导弹发射、导弹命中、舰炮开火、雷达搜索、干扰弹展开等攻防对抗的细节,针对仿真系统设计、组件化建模、组件化模型驱动等关键技术进行深入研究。提出了多粒度建模与替代子模型法相结合的组件化建模方法,通过配置链表内存映射的方法对组件化模型进行动态加载。所设计的基于组件的水面战视景仿真系统作为某大型分布式水面战仿真系统一个联邦成员,通过HLA接口接收联邦中相应联邦成员如导弹、火炮、雷达、干扰系统等的数据,在三维视景中驱动组件化模型。

Abstract：

In order to reflect more vivid details of attack and defense of surface warfare scene simulation such as missile launch, missile hit, gun fire, radar search and decoy expand, several key technologies including system designing, component-based modeling, component-based model-driven were researched. A component-based modeling method was proposed which combined multi-granularity modeling and sub-model replace. This method could load component-based model dynamically by list configuring and memory mapping. The component-based surface warfare scene simulation system designed as a federate of a large distributed surface warfare simulation system federation could receive data of the corresponding federate such as missile, artillery, radar and jamming system, and then the component-based model in the 3D scene was driven.     

三维地形数据的简化和空间分析的研究

全球地形场景的建模是一个极富有挑战性的课题。地形动态简化是构建三维地形场景和虚拟现实的重要内容,基于视相关的地形裁剪技术是动态简化庞大地形数据的重要方法。本文根据地球椭球的特性,提出了在当前LOD层次下,实时裁剪视景体中的地形数据的算法。精确拾取地形点的三维大地坐标是进行正确的三维空间分析和查询操作的基础,也是3DGIS研究中的一个难点;而可视性分析是三维空间分析的重要研究内容。本文给出了这些的问题的算法。实验证明,这些算法具有较好的实用性。