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.     

改进的分块ROAM的地形简化生成算法

三维真实感地形的生成一直是计算机图形学领域中的焦点问题.而基于层次细节的实时优化自适应网格动态地形渲染凭借其诸多的优点在地理信息系统、虚拟现实系统、数字地球以及三维游戏等各个领域得到了广泛的运用.本文介绍了其中ROAM算法的基本原理及其特点,进一步针对实际应用提出了分块算法的改进,提出了细化边界的概念,增加了地形的真实感,提高了虚拟现实系统及三维游戏中视觉效果.     

基于四叉树结构的大规模地形生成算法

为了获得更好的三维可视化效果,在对大规模地形模型的实时生成和简化进行了研究和分析的基础上,提出了一种基于四叉树结构的大规模地形生成算法,实现了基于四叉树结构的地形模型的连续多分辨率渲染;该算法包括一种新的保持地形特征的地形简化方法和一种简单高效的裂缝消除方法.实验结果表明,该算法能够实现大规模地形的实时可视化.     

三维地形的动态生成及空间分析

简要评述了地形可视化的研究发展过程 ,着重探讨了三维地形景观生成的理论和方法 ,提出了解决超大数据量数字高程模型 (DEM )快速显示的算法 ,研究了基于三维地形空间分析的理论 .并在此基础上介绍了笔者开发的DEM动态显示和交互操作系统及其应用     

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。     

基于ArcGIS的三维地景动态生成方法

基于DEM数据和遥感影像结合实现三维地形可视化的技术,阐述了所用GIS数据的处理方法与过程,提出了一种实时动态生成小范围地区三维地景的轻量级算法。模拟了山西省太原市某点周围的三维地形景观,在此基础上探讨了ArcGlobe平台下优化显示性能的几个措施,最后指出这种算法的应用场合。     

基于约束四叉树的真实感地形绘制

文章提出一种多纹理混合映射算法,即采用多种纹理映射到地形表面的不同区域,根据区域的坡度和高程来确定映射纹理的混合比例,并提出一种快速阴影生成算法以产生阴影效果,来增强绘制三维地形场景的真实感.此外,在绘制中还采用了不同的细节层次,根据离视点的远近确定分辨率的高低,以提高地形场景的绘制速度.这些算法的综合应用,增强了所绘地形场景的真实感,也取得了较好的漫游效果.     

生成地形细节层次的粗糙度误差判据

误差判据是生成地形表面细节层次的核心问题,影响着三角形数目和地形三角形网的偏差.在分析各种误差判据计算结果的基础上,提出基于粗糙度的误差计算方法.采用表征地形起伏形状的粗糙度作为因子,建立误差评价函数,结合视点位置形成误差判据球,最后根据误差判据球生成地形细节层次模型.对误差判据改进后,适用于高空俯视地形及动态地形的细节层次技术(LOD)生成.试验表明,改进的粗糙度误差判据降低了地形网格中的三角形数量,对平坦地形的优化效率较突出.     

一种基于kd树的实时大规模地形可视化算法

大地形实时可视化在GIS、虚拟现实、仿真、游戏等领域有大量应用.对已有算法进行综合和改进,提出了一种简单、快速的实时大规模三维地形绘制算法.该算法主要包括:对所有数据进行空间分块(tile);块内采用改进后的kd树进行进一步空间剖分;方便三维数据交互显示操作的“静态池”和“动态池”数据结构;针对海量数据的外部存储(out-of-core)技术;加速OpenGL的优化方法等.算法运行良好,在微机上达到较高的帧率和较好的显示效果.     

三维地形仿真技术在环保疏浚工程中的应用

根据不规则三角网生成算法的最新研究成果,改进了递归分割-合并算法,并针对目前三角网生成算法的缺点,提出了包络三角网生成算法.根据GPS实测数据生成不规则三角网,实现了水下地形的可视化.应用实例表明,包络三角网生成算法有效地减少了冗余三角形的生成,生成的三角网与实际湖底形状吻合较好.     

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。     

公路虚拟场景智能生成

基于控制点和数字地面模型,应用群体智能算法自动生成公路的平、纵、横断面线形,基于OpenGL和VC++编程语言,编制了公路三维虚拟仿真模型智能构建平台.实例应用效果表明：所述方法能快速构建选线阶段的公路三维模型,所构建的模型与实体模型误差小,模型格式具有较好的通用性和可移植性.     

基于SAR成像的复杂环境中目标识别

综合小面元剖分的数值方法和小面元内部的微扰近似,提出了数值双尺度粗糙面模型,用于模拟SAR分布目标散射.建立SAR分布目标回波信号模型,用于仿真SAR原始数据的产生,用距离多普勒(RD)算法进行成像.模拟计算了一个复杂地形中人工建筑识别的实例,最后采用灰度分割的识别算法进行识别仿真.     

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GPU并行处理的地形三维重建技术研究

介绍了一种基于GPU(Graphic Processing Unit)并行处理的地形三维快速重建算法。该算法利用分而治之的思想,基于CUDA编程框架,首先计算每一点的邻域信息,并在其切平面上进行局部的三角剖分,然后合并形成最终的地形网格。实验结果表明,基于GPU并行化处理的三维重建算法高效、稳定,可以快速的实现结构复杂的大规模地形的三维重建。     

基于约束的DTM的建立

为了精确表达地表的形态,在建立DTM时必须考虑地性线等约束条件。在研究约束DTM的各种生成算法的基础上,通过对无约束的生长法进行改造,在构建Delaunay三角网前插入边界约束条件,构建完Delaunay三角网后加入地性线的约束条件,生成最终的约束Delaunay三角网。通过使用VC＋＋6．0和ARX开发工具,在AutoCAD环境下实现了约束DTM的建立和显示。经数据测试,证明整个算法结构严谨、简单,执行效率高。