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GPU的地形遮挡剔除算法

针对大规模地形场景，以GPU提供的遮挡查询功能为基础，提出了一种基于GPU的遮挡剔除算法。根据增量水平线原理，利用模板缓冲区进行重叠测试，并采用查询列表方法避免了CPU和GPU互相等待造成的延迟。实验结果表明，该算法有效地减少了送入图形流水线的几何数据，并在贴地漫游的情况下，显著提高了场景绘制速度。     

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.     

可见性驱动的复杂场景连续多分辨率绘制

提出一种视点相关的连续多分辨率模型与可见性剔除相结合的复杂场景加速绘制算法。将复杂场景表示为场景图,然后自底向上构建场景的连续分层层次细节(CHLOD)模型;在实时绘制时,利用图形硬件的遮挡查询功能实现快速的层次遮挡剔除,并根据遮挡查询返回的可见象素数近似度量物体的可见性程度,通过与传统视点相关的细化准则相结合,实现了一种可见性驱动的场景连续多分辨率简化绘制方法,能够在保证场景绘制精度的同时进一步提高场景绘制的速度。     

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。     

基于多分辨率格网数据的观察点设置问题研究

观察点设置问题是地形可视性分析中的一类重要问题，在军事、电信、野生动物保护等领域有着广泛的应用。在对该问题建模和仿真计算复杂性分析的基础上，通过分析地形数据分辨率对多观察点设置问题的影响，结合模拟退火算法，提出了一种基于多分辨率地形格网数据的多观亲点设置的优化解决方法．实验表明，该方法在保证仿真准确性的前提下，仿真计算时间比单纯采用模拟退火算法减少了50％-60％。     

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.     

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。     

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。     

一种基于顶点纹理的LOD地形渲染算法

Shader Mode 3.0引入的Vertex Shader Fetch是GPU可编程图形渲染技术发展的又一重要进展,基于该技术提出了一种新的地形渲染算法.算法主要特点是将地形高程数据组织成单通道纹理存放于显存,用于支持视点跟随的LOD地形渲染.绘制阶段,CPU端只需输入平坦的嵌套状的网格,GPU端首先根据当前视点参数计算该网格顶点的实际二维位置坐标,使用该坐标从地形纹理中采样出该顶点的高程值,这样平坦网格的顶点获取到实际的三维坐标值,图形渲染管线将继续处理直至输出显示.如此安排绘制流程可以彻底消减CPU计算负载,转而充分运用GPU高数据处理能力和可编程特性.实验表明,使用本算法绘制地形,效果逼真、绘制效率大大高于传统LOD地形绘制算法.     

三维大地形模型的生成与管理方法研究

以虚拟战场环境为背景，针对大地形可视化中的特殊要求，介绍了三维大地形模型的生成方法和步骤，阐述了地理数据格式的转化方法和人文特征的读取方法与显示途径。实验结果证明该方法可以有效地应用于三维大地形模型的生成与管理，并为最终建立大范围的虚拟战场环境提供基础。     

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。     

飞行视景仿真中三维大地形的生成

如何既逼真的实现三维大地形的可视化,又消耗尽量少的系统硬件资源,是飞行视景仿真必须克服的问题.从飞行仿真中三维地形显示的特点出发,以我国东南部某地区的DEM(数字高程模型)数据块及其航拍照片作为原始数据,采用先生成测试地形,再实现全部大地形的方法,通过设置3个级别的LOD和采用地形转换、网格简化及地形分块技术,采用三维建模软件Creator生成了一块400×400km2的大地形,满足了飞行仿真的需求.     

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。     

月球漫游车仿真系统研究

介绍了一个用于研究、开发月球漫游车系统的测试与仿真平台，它适用于各种不同结构的漫游车，可以检验漫游车的结构设计，对控制、传感器等子系统进行调试。该仿真平台提供了用于创建地形模块的地形组件编辑器，并提供了环境编辑器以便利用预先创建的地形模块搭建虚拟月面环境。月面环境仿真系统的实现采用了COM技术，使得该系统可以接纳各种不同结构、功能的漫游车进行仿真，同时，该仿真系统是一个分布式的仿真系统，月面环境仿真系统和漫游车系统可以运行于以网络连接的不同计算机中。     

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.     

Study on robust terrain following control

1.INTRODUCTION Terrainfollowing(TF)isanimportanttechnology formodernaircraftsuperlowaltitudepenetration flights.Iteffectivelymakesuseofinterferenceand deadzonesinenemydefensesystemscreatedbystray groundwavesandterrainundulations,raisingaircraft survivalcapabilities.Manymethodsareusedinair craftsuchasadaptiveanglemethodinF 111andB 1, templatemethodin“Tornado”and“Mirage2000” etc.TFtechnologyisalsousedincruisemissilessuch as“Tomahawk”.Aerodynamicnonlinearitiesandthe uncertaintiesof…     

基于地形遮蔽的自旋弹测高雷达回波建模与仿真

为解决导弹自旋运动模型复杂、建模计算量大的问题, 建立了一种新的导弹自旋运动模型。在该运动模型的基础上, 考虑了地形起伏对弹载测高雷达回波遮挡的影响, 利用仿真地形, 采用地形遮蔽算法, 建立地形遮挡下的雷达回波模型, 仿真得到不同高度下的雷达回波图和频谱图。通过对回波的分析、得到在高度为10 km, 雷达斜照射角度超过65.3°时, 地形起伏对于雷达回波有显著遮蔽影响雷达回波发生频谱搬移等若干结论。该结论与实际情况一致, 验证了模型的准确性, 为后续弹载测高雷达回波模拟提供一定的理论支撑。     

地形跟随/地形回避雷达数学模型的实现

综合地形跟踪／地形回避（TF／TA）是新一代低空突防技术，它能充分利用地形掩蔽提高飞行器生存能力，其核心部分是地形雷达，它的主要功能是获取精确的地形数据,本文通过分析雷达功能，参照其工作原理，设计出了该雷达的数学模型，并运用面向对象技术对其进行了实现。