大数据量三维地形实时可视化的扩展算法

针对大数据量三维地形实时可视化问题,本文在传统实时优化自适应网络(real-time optimal adaptive mesh, ROAM)算法的基础上进行扩展,提出了一种视点相关的适合大数据量三维地形实时绘制的简单高效的算法.该算法是通过基于线性四叉树索引的数据管理模式进行管理和组织数据,并根据地形复杂度的不同对高程数据间隔提取然后渲染地形,从而大大降低了大范围三维地形的复杂度和计算量,同时该算法支持拓扑结构和多分辨率,有效地简化了地形模型的绘制,提高了三维地形实时渲染效率.并用微软基础类(Microsoft Foundation Classes, MFC),结合Open Graphics Library (OpenGL)开发了一个程序实例,进一步验证算法的有效性.     

基于连续细节层次的地形动态生成技术

研究地形实时生成技术,采用连续细节层次快速绘制技术,按照地形的局部起伏程度和用户视点信息动态确定绘制时的地形网格。算法采用基于视角的误差度量方法,将静态误差在屏幕上的投影转换为该误差相对于视点的夹角。采用自顶向下搜索层次四叉树的方法以获得恒定的帧频,并利用相邻帧之间的连续性和三角形扇形结构提高地形的实时绘制速度,实验结果证明了算法的有效性,基于视角的误差度量方法和层次四叉树结构可以有效减少时绘制时     

基于delaunay三角网的三维地形可视化仿真

针对在三维地形处理领域中存在的地形数据冗余,可视化处理效率不高,真实感效果不强的问题,提出一种基于delaunay三角网的三维地形生成技术及可视化仿真处理的方法。该方法将DEM数据转化为TIN数据,然后用改进的delaunay算法将TIN数据生成三角网来模拟地形。最后经过纹理映射,光照及渲染,生成具有真实感的三维地形。同时给出了运用VC＋＋和OpenGL实现的三维真实感地形可视化仿真软件。仿真试验表明：该方法能快速的处理地形高程数据,得到了直观的真实感较强的三维地形模型。     

大规模虚拟地形的图像径向权混合生成算法

结合图像处理技术和径向权混合方法,提出一种基于图像集的大规模虚拟地形自动生成算法.该算法首先由多幅图像色彩数据生成标准化地形拼接块模型,并通过滤波处理消除地形块内部的跳变现象;借助定义在地形块上的有限支撑径向权函数,对毗邻地形块的子块进行加权混合处理,实现了地形块的无缝拼接平滑过渡.该算法支持相关参数的交互式调整,使用户能够对地形的形状和平滑程度等进行有效控制.实验结果表明:该算法可以自动、快速、高效地生成满足不同形状和规模要求的虚拟地形模型.     

一种基于规则网格的地形简化算法

为了进一步研究层次细节技术在实时绘制大规模地形场景中的有效应用,提高海量数据三维地形的重建速度,基于DEM数据及视觉相关地形简化的特点,提出了一种基于网格划分的实时简化算法.该方法首先将DEM栅格数据分成以视点为中心的数据块,利用视觉相关的误差简化算法实现了DEM数据的快速动态分层与地形平滑,其次利用三角剖分方法最终消除了裂缝,对实际数据的实验结果验证了本算法的有效性.该算法能有效地对地形数据进行多分辨率简化,简化后的地形不仅保留了地形表面特征,还能满足实时漫游的需求,可以高效地消除场景漫游过程中图像的跳跃.     

ROAM算法原理及其应用研究

目前，若不涉及细节层次(LOD)的地形算法则很难实现地形的实时可视化，细节层次地形算法采用启发式的方法确定地形的哪些部分需要更为详细的细节以使显示效果更为真实。ROAM算法就是通过采用分解和合并方法实时地调整三角形网格，能交互式地实现观察依赖、局部可调整的地形网格化处理，生成多分辨率的地形模型。ROAM算法能以高帧速提供具有数干三角形的高质量的三角网，其简单和可扩展性使其成为目前地形渲染中广泛研究的算法。     

地形可视化模型简化算法的研究进展

探讨地形模型简化领域的研究方法和进展及尚未解决的问题. 叙述了基于不规则三角网与规则格网两种数据源的自适应地形可视化建模方法, 同时根据对现代图形硬件是否友好, 将地形模型简化算法归纳为传统的细粒度多分辨率模型简化算法和面向现代图形硬件的粗粒度多分辨率模型简化算法, 总结分析了地形可视化建模领域的发展趋势和研究重点.     

大规模多分辨率地形建模方法研究

为实现大规模地形的实时真实感漫游,基于分块分层的多分辨率地形组织结构,结合Pajarrola提出的约束四叉树思想,设计多分辨率分块分层约束四叉树结构。并采用基于视距的缩减剖分方法来消除裂缝,实现漫游过程中地形网格的平滑无缝过度。     

基于三角形二叉树的地表模型动态简化算法

多分辨率模型简化技术是实现复杂模型交互式可视化的有效手段。为实现地形漫游 ,提出基于三角形二叉树的地形网格模型动态简化算法 ,实现了与视点相关的连续多分辨率简化及快速动态绘制。算法利用三角形二叉树结构记录三角形的分裂和合并关系 ,在预处理中计算出数据点的误差值 ,绘制时根据与视点相关的各参数确定需保留的数据点集 ,基于二叉树进行三角形的分裂和合并操作 ,动态修改需要绘制的三角形链表 ,得到所需分辨率下的近似网格模型。实验表明该简化算法简单有效、易于实现 ,支持对地形模型的交互式快速绘制     

全球战场环境实时仿真系统研究

为了对全球范围内的战场作战情况进行实时模拟,文章提出了一种构建战场环境仿真系统的解决方案,分别以基于视点的LOD和地形预读方法解决大规模地形的可视化问题,以基于模板的动态场景元素管理解决大量运动物体的组织、管理问题,以基于经纬度的运动物体位姿变换解决物体运动姿态的模拟问题。实验结果表明,该方法能够实现大规模地形的实时可视化,能够对物体运动姿态进行有效的模拟,满足全球范围内战场环境实时仿真的需要。     

与视点相关的多分辨率地表模型简化算法

为了提高交互式显示复杂三维模型的效率,针对规则地表模型提出一种多分辨率简化算法,充分利用帧间相关性加速动态简化过程。算法采用自适应四叉树结构判定地表模型可见性区域,减少绘制过程中处理的数据量。同时根据帧间变化的规律性,按照相邻帧间显示状态发生改变的顶点集合来局部修改需要绘制的三角形链表,并对其进行可见性裁剪,从而快速得到当前帧的简化网格模型。实验结果表明,该算法有效减少了简化计算量,对中等规模地形绘制速度可达到15帧/s,基本能满足交互式漫游的实时性要求。     

桥梁参数化建模系统的虚拟地形及数据组织

结合桥梁参数化3维建模系统的需要,提出快速的虚拟地形生成算法.该算法利用分形理论丰富地形细节,通过四叉树存储不规则三角网,提高点在三角形的检索速度,使用稀疏控制点剖分检索到的三角形,实现桥梁模型和地形的合理叠加;通过点在三角形的查找实现视点与地形的快速碰撞检测,从而控制了视点范围;采用树状结构有效组织地形、天空球和桥梁模型等数据,最终生成以桥梁为主的逼真场景.     

基于四叉树的LOD地形简化研究

根据视点的位置及地形的起伏特征,采用了一种基于四叉树的细节分层技术(LOD)来实现地形模型的简化,其中四叉树方法又包括常规四叉树和受限四叉树两种。这一技术的具体思想是使离视点近的地方采用详细的数据结构,离视点远的地方采用简单的数据结构,可以实现地形模型的简化,达到快速显示的目的。     

基于地形的自适应压缩和实时可视化

提出了一种具有高压缩比的海量地形自适应压缩算法,此算法基于地形变化的特征将整数小波变换和限制四叉树三角化方法相结合。高效的计算速度和多分辨率分析的优良特性使得它能够在任何视点下有效地降低小波系数,并且能使用快速更新策略对地形进行实时渲染,小波系数表明了多分辨率的地形变化。模拟结果表明此算法能有效压缩数据,实时连续地渲染海量地形。     

基于Mortan码的地形简化方法研究

对于基于网格的三维地形来说，其DEM网格的数目直接影响计算机的存储资源、数据的存取速度以及三维地形的显示速度。作者提出了一种根据Mortan码编码的思想来实现地形网格简化的方法，该方法首先根据Mortan码编码规则对原始数据进行简化，然后利用简化的数据绘制地形，绘制地形时进一步根据Mortan码编码规则对地形网格画片简化。这种方法的优点是能够在保证不降低网格精度的情况下实现网格DEM数据的压缩以及三维地形上面片的简化。将该方法应用于荆江某地区三维地形的动态显示上，取得了比较理想的效果。     

基于三次B样条函数的地形重构方法研究

针对激光雷达前下视成像在飞行器自动导航中的应用，提出了一种高精度地形生成方法。该算法采用三次均匀B样条函数重采样方法，具有精度高、计算简单的优点，可以满足激光雷达前下视成像在飞行器实时地形回避和地形匹配中的应用。仿真实验结果也证明了本文方法的有效性和实际应用价值。     

基于Multigen Creator的三维地形应用实现

结合三维建模软件MultiGen Creator2.6的地形数据库模块,分析了三维地形生成的方法和技术.以航天发射场的地形为研究区域,根据航天发射场建模要求较高的实时性、精确性和真实感的特点,分别提出了新的地形源数据（栅格地图）转换方法,总结出了利用等高线带贴纹理的方法,并提出了Polymesh/Irregular Mesh（多边形网格/不规格网格）算法与采样型网格简化算法结合的方法.在此基础上,形成了一套行之有效的三维地形生成应用方案,成功建立了视觉效果较好的三维地形,已应用于航天发射场的三维模拟系统中.     

基于分形理论的三维模拟地形仿真

基于分形理论,在Diamond-Square算法的基础上提出一种改进算法,完成了三维地形的虚拟仿真.算法在Diamond-Square算法的基础上引入了一个补偿项,有效地弥补了直接采用Diamond-Square算法生成三维地形时产生的缺陷.实验结果表明,采用改进的Diamond-Square算法生成三维模拟地形的方法...     

一种基于自相似拓展的多分辨率快速地形显示算法

在地形可视化过程中,庞大的地形数据量使计算机的处理和显示很困难,因此,研究人员一直在寻找便捷的地形处理方法。给出一种基于自相似拓展的多分辨率快速地形显示算法,很好地解决了这个问题。