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基于多分辨率lod的流域三维可视化研究

基于多分辨率LOD的流域三维可视化研究

作者：杨在兴西安科技大学

学位级别：硕士

流域可视化是数字流域建设的关键，目前空间信息的二维表达方式在某些层面上已经不能满足信息化管理的需要。如何利用地形三维可视化技术表达流域内的各类信息，并将其与水体分析模型进行集成分析流域内的水体变化情况是现阶段急需解决... 详细信息

流域可视化是数字流域建设的关键，目前空间信息的二维表达方式在某些层面上已经不能满足信息化管理的需要。如何利用地形三维可视化技术表达流域内的各类信息，并将其与水体分析模型进行集成分析流域内的水体变化情况是现阶段急需解决的问题。本文以三峡库区流域为研究区域，对流域三维地形场景的构建和流域内水体模型进行了研究，着重对水体的流场模拟和基于流场的点源污染扩散问题进行了探讨，建立了三峡库区流域三维可视化系统。首先基于多分辨lod模型，对地形和影像数据进行分层分块组织，构建地形和影像的瓦片金字塔，应用四叉树数据结构对地形块进行动态的调度和渲染，构建了一个高效的流域三维地形场景。在此基础之上，根据河道的断面点，提取河道的边界;水体的数学模型是流域可视化研究的重点，现有的商业软件存在难以集成应用，难以扩展等缺点，而一些算法不能满足实时性或精度的要求，影响了模拟的准确性和科学性，针对这些问题，本文应用流体力学原理计算河道内的流场，并给出了流场的两种绘制模式，直观地表达了河道内水体的流动细节，解决了水体流场数值可视化的问题;近年来水污染事件时有发生，直接威胁到河道沿岸城乡供水系统和水生态环境。为了使水污染事故造成的环境灾害减小到最低程度，有必要对水污染事故造成的污染水体的迁移进行时空预测与模拟分析。本文应用元胞自动机模型，并把流场作为影响因子，模拟了点源污染扩散的过程;另外本文还对洪水淹没和流动水面仿真进行了探讨，并将其应用到了三峡库区流域三维可视化系统当中。基于多分辨率lod的流域三维可视化在三峡库区流域中的应用表明：多分辨率lod是解决大场景三维可视化的关键，流场的实时计算提高了水体模型和污染扩散模型计算的准确性和科学性，对流域洪水资源利用和污染控制有实际意义。

关键词：多分辨率lod 三维可视化流场污染扩散

基于分形的三维地形生成和多分辨率lod简化

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基于分形的三维地形生成和多分辨率LOD简化

作者：胡育彬南京航空航天大学

学位级别：硕士

三维地形场景的生成和绘制追求的两个目标是绘制的逼真度和绘制的实时性,需要在不明显降低图像质量的条件下保持较高的交互帧速率。随着虚拟现实技术应用的深入,人们对虚拟场景的复杂度和真实感要求越来越高,远远超过了计算机图形硬件... 详细信息

三维地形场景的生成和绘制追求的两个目标是绘制的逼真度和绘制的实时性,需要在不明显降低图像质量的条件下保持较高的交互帧速率。随着虚拟现实技术应用的深入,人们对虚拟场景的复杂度和真实感要求越来越高,远远超过了计算机图形硬件实时处理能力。因此迫切需要解决场景的复杂性和交互实时性这一矛盾,如何在计算机上进行三维地形场景的真实感绘制是一个挑战性课题。本文将分形生成技术与多分辨率地形简化算法相结合,应用于大规模三维地形虚拟场景生成技术中。主要内容包括以下几个方面:首先,综述了近年来国内外关于三维分形地形生成方法和多分辨率lod算法的研究现状。然后,研究了三维分形地形的生成方法,改进了MPD方法中随机偏移量的计算方法,提高了地形生成速度,并针对MPD地形生成算法存在所生成地形块中山峰的位置和高度不可预测和不可控制的缺点,提出了两种改进的MPD算法,根据实际需求限定的峰值参数来生成三维分形地形;论述了一种基于融合椭圆抛物面的MPD地形生成算法,通过加权偏移融合算法,将带可调参数的椭圆抛物面与MPD算法生成的分形地形曲面融合在一起,得到形状可控的分形地形,大量的实验结果和参数分析表明,该算法具有快速性和良好的地形形状可控性。接着,探讨了视相关的M进制小波变换压缩DEM的方法,利用二进制小波变换和多进制小波对原始DEM数据进行压缩简化,实验结果表明在压缩率相同的情况下,M进制小波变换压缩DEM的精度更高;提出了两种新的节点评价准则,改进了已有的基于局部熵的视相关算法,通过实验对比验证了它们在简化速度上的优越性。最后,在手动漫游中设计了各种参数,选择不同的观察方式;采用纹理映射技术增强了地形的逼真度,实现了三维地形的动态实时显示。

关键词：三维地形分形随机中点位移法多分辨率lod 节点评价机制场景漫游

一种基于嵌入式地形的三维数据建模与调度方法

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测绘科学 2010年第2期35卷 99-101页

作者：林炎光孙红胜岳春生信息工程大学信息工程学院郑州450002

本文针对嵌入式系统的内存资源及计算能力有限的特点,设计了一种基于线形四叉数结构的静态lod(Level of Detail)地形,采用分层分块的方法来组织格网的地形数据。在此基础上,对数据动态调度过程中的相关问题进行了分析,实现了基于多分辨... 详细信息

本文针对嵌入式系统的内存资源及计算能力有限的特点,设计了一种基于线形四叉数结构的静态lod(Level of Detail)地形,采用分层分块的方法来组织格网的地形数据。在此基础上,对数据动态调度过程中的相关问题进行了分析,实现了基于多分辨率lod的二维地形数据调度算法,较好地解决了嵌入式系统地形数据的实时可视化问题。

关键词：嵌入式系统多分辨率lod 数据调度

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三维GIS中地形可视化技术研究与实现

三维GIS中地形可视化技术研究与实现

作者：吴少平首都师范大学

学位级别：硕士

随着GIS研究的不断深入,地理信息的表达方式已经逐渐由二维扩展到三维。地形是非常重要的一类自然景物,具有特征复杂多样、数据量巨大的特点。地形的应用在GIS应用中占重要地位,逼真、实时地形表达对于准确的空间认知有巨大意义。计算... 详细信息

随着GIS研究的不断深入,地理信息的表达方式已经逐渐由二维扩展到三维。地形是非常重要的一类自然景物,具有特征复杂多样、数据量巨大的特点。地形的应用在GIS应用中占重要地位,逼真、实时地形表达对于准确的空间认知有巨大意义。计算机图形学、测绘学、数学等学科的研究成果都为更好解决这一领域的问题开辟了道路。本文介绍了三维地形建模的基本概念,深入研究了地形模型的构建,地形实时绘制过程中的多分辨率模型生成等问题,以上述研究成果为基础,开发了一个地形可视化原型系统。本文首先论述了地形模型的建模方法:包括基于规则格网的地形模型和基于不规则三角网的地形模型,随后,重点介绍不规则三角网地形模型的构建算法,分析几种常用的构建算法,并对已有的不规则三角网生成算法做了改进。接着论述了地形场景漫游过程中地形实时绘制技术,尤其是地形模型简化技术,介绍了多分辨率地形模型领域的研究现状,探讨了多分辨率模型生成算法。在对现有算法分析的基础上,提出了基于TIN的视相关多分辨率模型生成算法,并给出了简化和细化过程以及数据调度的详细说明,并在VC++6.0开发环境下实现了以上算法思想。最后,基于上述工作的基础,完成了一个基于OpenGL的地形三维可视化系统。

关键词：地理信息系统数字高程模型不规则三角网模型地表建模多细节层次多分辨率lod

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虚拟战场环境程序化地形细节生成方法

装甲兵工程学院学报 2013年第4期27卷 80-85页

作者：杜君梁强姚凡凡装甲兵工程学院装备指挥与管理系北京100072

针对目前虚拟战场环境中场景渲染面临的真实数据在类型和精度方面无法满足大规模真实感地形可视化的难题,从虚拟场景构建和渲染的角度,提出了一种以真实地形数据为基础,集成视相关多分辨率lod(Level Of Detail)渲染机制的程序化地形细... 详细信息

针对目前虚拟战场环境中场景渲染面临的真实数据在类型和精度方面无法满足大规模真实感地形可视化的难题,从虚拟场景构建和渲染的角度,提出了一种以真实地形数据为基础,集成视相关多分辨率lod(Level Of Detail)渲染机制的程序化地形细节合成方法,实现了地形几何细节、纹理细节和地表植被的自适应可控实时合成,一定程度上解决了大规模地形渲染在真实性和实时性上难以兼顾的问题,为建立高逼真度的虚拟战场环境提供了一种切实可行的方法。

关键词：虚拟战场环境真实感地形程序化细节多分辨率lod

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嵌入式地形三维显示加速技术研究

嵌入式地形三维显示加速技术研究

作者：林炎光解放军信息工程大学

学位级别：硕士

基于嵌入式系统的大规模地形实时绘制技术是目前人们广泛关注和研究的热点课题之一。随着三维建模技术的发展,虚拟环境中的物体模型越来越复杂,结合嵌入式系统资源有限的特点,通过简化地形模型以加快地形绘制速度就成为大规模地形渲染... 详细信息

基于嵌入式系统的大规模地形实时绘制技术是目前人们广泛关注和研究的热点课题之一。随着三维建模技术的发展,虚拟环境中的物体模型越来越复杂,结合嵌入式系统资源有限的特点,通过简化地形模型以加快地形绘制速度就成为大规模地形渲染的关键。本文主要阐述了地形三维显示的基本原理,并对现有地形三维显示系统的加速模式和加速方法进行了分析。在此基础上,针对嵌入式地形三维显示的实时性要求,提出了一种基于硬件逻辑实现几何图形变换的软硬件协同加速方法;研究并实现了基于数据模型简化的软件加速算法,完成了数据几何图形变换的硬件逻辑设计及协同软件编制;并进行了软硬件联调及功能测试。主要内容包括:1.介绍了地形三维显示的基本流程,并详细分析了地形三维模型的建模方法。2.研究了基于小波分析、多分辨率lod和视区域裁剪的数据模型简化算法,提出了一种基于最小距离的简化评价系统和分块分层的数据调度管理方法,并对各模块进行了功能仿真和性能对比,在此基础上用C语言编程实现了基于嵌入式系统的软件加速算法。3.在数据模型简化的基础上,研究了地形数据几何图形变换算法,基于FPGA设计并实现该算法的硬件逻辑及协同软件,并对基于FPGA的硬件加速模块进行了仿真测试及性能分析。4.完成了基于嵌入式系统的三维显示加速技术的功能测试;验证了软件加速算法和图形变换硬件加速算法的地形渲染效果,并进行了性能对比分析。

关键词：嵌入式系统三维加速技术小波分析多分辨率lod 裁剪算法 FPGA