基于GPU加速的分形地形生成方法

针对分形方法生成大规模地形数据时计算量大和运算速度慢的问题,提出基于GPU加速的分形地形生成方法,将Diamond-Square分形地形生成算法转化为CUDA线程块并行执行过程,使地形生成过程完全在GPU中加速执行,在取得较好模拟效果的同时,显著提高了算法的运算速度。     

一种快速生成预定地形高程数据的方法

针对分形、Perlin噪声不能精确生成预定地形高程数据的问题,先使用分形和高度面结合的生成方法在一定程度上控制生成地形的形状,接着利用一种基于二维高斯分布曲面的变形方法对地形进行变形,然后建立变形的目标函数和搜索空间,用四又分割树来减少搜索空间,并利用模拟退火法搜索出满意解来实现对预定地形高程的生成.最后提出一种基于顶点影响力分层的算法改进搜索效率,仿真实验表明,该方法快速有效的生成了预定地形.     

三维可控真实感地形生成方法研究

提出了一种基于分形布朗运动的形状基本可控的真实感地形的生成方法.根据地形上少量特征点的三维坐标,将地形的整个平面区域划分成几个三角形,然后对每个三角形,利用改进的随机中点位移法进行三维地形数据的细分与迭代生成.并在PC机上用VC 6.0结合OpenGL编程,将生成的三维地形数据转化为具有真实感的可视化图形.模拟实验结果表明所提出的算法可以方便生成具有真实感、可控性的多峰山脉地形、一般平缓地形、以及复杂的组合地形,较好地解决了传统分形布朗运动对生成地形的形状无法预测和控制的问题.     

基于视点和分形理论的真实感地形实时生成方法

在分析了基于DEM数据和基于分形理论生成地形的优缺点的基础上,提出了一种利用DEM数据生成地形的框架,运用分形理论生成地形细节的算法。它充分发挥这两种生成算法的优点,减少了数据的输入量,节约了系统资源。并提出根据视点的变化,应用层次细节模型和对组成地形框架的面片进行可见性判断,以减少实时生成地形时产生的延迟现象。     

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。     

一种自适应混合加权动态推算地形生成算法

针对大地形生成中严重跳变失真问题,提出了一种自适应混合加权动态推算地形生成算法。该算法研究了地形高程数据点对新生子点的权重数学建模过程,在此基础上给出了混合加权生成新子点的动态校正方法,建立了视距、LOD层级与插值点个数等三者的关联度模型。测试结果表明,该算法提供了一种可靠的大地形生成技术,实现了基于关联度模型的多层LOD自适应分级细化粗粒度模型的渐变过程,实时性与逼真度良好。     

一种海底地形和海流虚拟生成方法

提出了一种用于AUV视景仿真的海洋环境中海底地形和海流的虚拟实现方法。海底地形不但考虑了离散点电子海图数据，而且也将某些特征数据考虑在内，从而生成相对精度较高的海底地形。海洋中的海流采用两个层次的方法进行模拟：建立海流数据库方法以及水动力软件计算方法。该方法的研究对于AUV自主地形导航技术以及避碰策略等研究具有极为重要的意义，并且上述方法生成的海洋环境已经在AUV数字仿真平台中得到了应用。     

测量船校飞试验的视景仿真系统实现

大面积真实地形场景的生成、管理与实时显示是军事视景仿真系统开发的难点问题.给出了一种基于SRTM的GeoTIFF数据生成DEM规则格网数据的方法;应用DEM数据构建地形场景时,针对飞行仿真的特点,应用了场景空间分割和细节层次模型技术,保证了绘制的实时性以及良好的显示效果.同时通过对地形数据的分块组织,系统易于扩展.     

三维地形中人体运动生成方法

给出了一种适应于三维地形的虚拟人体运动控制方法。首先提出了一种新的足迹生成方法，然后以足迹作为约束，基于简化的三段运动模型，分别用不同的方法生成各部分运动：用曲线拟合身体质心运动轨迹；采用增加约束条件的逆运动学方法生成下肢运动；采用正向运动学插值方法生成上肢运动。综合人体的质心运动、下肢运动和上肢运动，合成了和谐的人体运动。最后，介绍了部分实现与实验结果。实验表明，该方法实时性好，逼真性高，适用于实现复杂三维地形环境中实时三维人体运动的生成与控制。     

基于三角带模板的车辙实时可视化方法

给出一种基于三角带模板的车辙实时可视化方法，结合车辙的物理模型，并且采用过程纹理方法实时生成车辙纹理。先将地形分成大小相等的若干块，预计算一族三角带模板。在地形绘制时，仅是根据包围盒误差因子简单的选择一个三角带模板。选择Bekker的地形沉陷模型作为车辙的物理模型，并且采用过程纹理方法实时生成车辙纹理。给出了完整的动态地形可视化算法。最后实验证明的方法是可行、有效的。     

水下地形辅助导航中匹配航路的选取

水下地形辅助导航精度很大程度上依赖于匹配区域的地形特征。针对同一地形区域不同匹配航路产生的导航效果不同且单一地形特征参数无法对航路可导航性进行全面准确评价的问题,讨论了地形特征对导航性能的影响,综合选取反映地形信息的多地形特征参数,基于灰色模糊理论提出了一种用以衡量某一地形区域不同匹配航路的可导航性能的综合导航系数,并运用质点滤波算法对具有不同导航系数的航路进行了导航性能仿真。仿真结果表明,所提出的评价方法在航路选取方面具有较好的可行性及较强的地形适应性,无论是在地形信息丰富区还是匮乏区,导航系数均能较好地对匹配航路可导航性作出评价,克服了单一特征参数评价不全面以及在航路选取方面研究不足的问题,对水下航路规划和提高辅助导航性能具有实际工程应用价值。     

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。     

一种新的地景模型简化与快速绘制方法

地景模型是一类重要模型。它可以广泛应用在航空，航天与军事指挥等领域，但由于其数据量极大，如何实现快速绘制是一个难题，本文在分析地景模型数据特点的基础上，提出了地景模型简化的判决准则，并根据该准则提出了基于视点与图像分辨率的区域数据抽取与网格重构方法，以及基于法矢量（梯度）的模型简化及其LOD层次表示，最后进行了实验验证，结果表明，该方法数据压缩量大，绘制速度快，且逼真度无明显变化。     

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。     

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VRML的交互式三维地形生成技术的研究

讨论了交互式生成3D地形的应用背景和必需解决的技术问题。着重分析了地形数据点的三维拾取,实现了在三维场景中通过鼠标点击修改地形高程值。以此为基础,设计并实现了一个基于VRML的交互式三维地形生成系统。用户可以在缺少实测数据的情况下,根据系统提供的各种交互工具快速方便地生成与自己观察或印象相符的三维地形。在房地产广告、军用沙盘、旅游景点展示、工程招投标等方面有广泛的应用价值。     

虚拟战场环境中地形编码技术的研究与实现

详细讨论了虚拟战场环境仿真系统中地形编码的原理及技术实现。提出了一种简单的判断点在三角形内的方法,采用不规则三角形作为地形编码的基本结构单元,并结合地形分块思想,实现了对地形编码的实时仿真。本文的思想和方法对同类系统的开发具有借鉴意义。     

基于抗差最小二乘配置的海底地形生成研究

最小二乘配置算法能同时顾及测深数据的系统性和随机性影响,提高海底地形的生成精度。根据该算法建立了海洋测深多波束数据的函数模型和随机模型,并构建海底地形。为避免测深数据的异常值影响,进一步推导了基于抗差估计的协方差函数求解公式,提出抗差最小二乘配置算法生成海底地形。利用多波束数据生成海底,结果显示抗差最小二乘配置算法能在构建海底地形的同时准确剔除测深异常。将构建的地形与双线性多项式内插生成的海底进行比较,进一步说明了该算法具有较高的海底地形生成精度。

Abstract：

Seabed terrain generating precision can be improved by least-squares collocation algorithm which takes the systematic and stochastic effects in the bathymetry data. The functional model and stochastic model of the algorithm were created by multibeam bathymetry data,and the method of creating seabed terrain by Least-squares Collocation was researched. To avoid the effect of outliers in bathymetry data,covariance function was calculated by robust estimation,and the Robust Least-squares Collocation algorithm for terrain generation was proposed. It was applied to the real bathymetry data set,and the results indicate that the outliers are detected by the algorithm while the seabed terrain is generated. In the remainder,the terrain grids was compared with which created by bilinear polynomial interpolation algorithm,and it is proved that the Robust Least-squares Collocation algorithm can get higher precision of seabed terrain generation while detecting outliers.