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基于二叉树和GPU的无缝地形场景渲染方法

计算机应用 2012年第9期32卷 2548-2552页

作者：曹巍段光耀中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 首都师范大学资源环境与旅游学院北京100048

设计了一种基于图形处理器(GPU)的无缝地形渲染方法。该方法基于二叉树构建多层次地形网格,该网格用基于行、列号的地形模板表示。在设计过程中,将高程数据转化为适于GPU读取的高程纹理图,再通过顶点纹理提取(VTF)技术从纹理图中采样出... 详细信息

设计了一种基于图形处理器(GPU)的无缝地形渲染方法。该方法基于二叉树构建多层次地形网格,该网格用基于行、列号的地形模板表示。在设计过程中,将高程数据转化为适于GPU读取的高程纹理图,再通过顶点纹理提取(VTF)技术从纹理图中采样出高程值用于渲染,整个过程在GPU端完成,提升了地形数据访问效率。同时,采用实时优化自适应网格(ROAM)算法的强制拆分法,通过控制相邻地形块的等级来消除裂缝。最后,采用TriangleStrip方式进行渲染,避免了相邻三角形中顶点坐标数据的重复传递,减少了传递到GPU的数据量。用两块地形数据对算法渲染效率进行了检验,并将算法与Clipmap算法进行了帧率对比。结果表明,该算法有效解决了分块数据的裂缝问题,达到了交互式地形渲染的要求。

关键词：地形渲染二叉树图形处理器高程纹理地形裂缝

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矢量在全球规则格网地形上的叠加绘制方法

地理与地理信息科学 2013年第6期29卷 14-17,25页

作者：孙寅乐宋关福冯振华中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院大学北京100039 北京超图软件股份有限公司北京100015

为了精确、高效地将传统的且对地形有约束作用的二维矢量数据叠加绘制到多分辨率全球地形上,提出了一种基于矢量高程纹理矢量叠加绘制方法。首先将矢量高程渲染到矢量高程纹理金字塔中,然后在GPU中采用膨胀方法对高程纹理进行处理,在绘... 详细信息

为了精确、高效地将传统的且对地形有约束作用的二维矢量数据叠加绘制到多分辨率全球地形上,提出了一种基于矢量高程纹理矢量叠加绘制方法。首先将矢量高程渲染到矢量高程纹理金字塔中,然后在GPU中采用膨胀方法对高程纹理进行处理,在绘制地形网格时根据从矢量高程纹理中的采样值调整顶点高度,最后叠加绘制矢量网格。实验表明,该方法可与Clipmap等主流多分辨率规则格网地形模型结合,在地形上精确绘制矢量,并有效解决由于地形网格精度导致的矢量边缘被地形遮挡问题。

关键词：矢量数据三维地形绘制高程纹理

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基于GPU的海量离散点高程并行插值算法

计算机工程与科学 2021年第4期43卷 614-619页

作者：王智广张腾畅吴相锦鲁强中国石油大学(北京)石油数据挖掘北京市重点实验室北京102249 中国石油大学(北京)计算机科学与技术系北京102249 北京中油瑞飞信息技术有限责任公司北京102206

提出一种基于GPU的高程并行插值算法,实现了对三维地表上海量离散点的并行加速渲染。通过高程纹理组织三维地表网格高程数据作为离散点渲染的基础,并通过GLSL编写GPU着色器程序动态控制图形渲染管线,实现视点相关的高程并行插值算法。... 详细信息

提出一种基于GPU的高程并行插值算法,实现了对三维地表上海量离散点的并行加速渲染。通过高程纹理组织三维地表网格高程数据作为离散点渲染的基础,并通过GLSL编写GPU着色器程序动态控制图形渲染管线,实现视点相关的高程并行插值算法。实验结果表明,提出的基于GPU的高程并行插值算法较传统的内存插值算法,将三维地表上海量离散点的渲染量级从百万级提高到了千万级。

关键词：海量离散点高程纹理并行插值着色器编程

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机载LiDAR点云数据分类技术研究

机载LiDAR点云数据分类技术研究

作者：龚亮解放军信息工程大学

学位级别：硕士

机载LiDAR(Light Detection And Ranging)系统为三维空间数据采集提供了一种全新的技术手段,它具有快速、精确、直接获取三维信息的特点,在地形测绘、环境监测、海岸带测量和城市三维建模等应用中扮演着日益重要的角色,并在一定程度上... 详细信息

机载LiDAR(Light Detection And Ranging)系统为三维空间数据采集提供了一种全新的技术手段,它具有快速、精确、直接获取三维信息的特点,在地形测绘、环境监测、海岸带测量和城市三维建模等应用中扮演着日益重要的角色,并在一定程度上开辟了对地观测技术新的发展方向。本文紧紧围绕机载LiDAR点云数据分类这一主题,重点研究了机载LiDAR数据滤波、非地面点云分类和地面点云分类等方面的内容,在理论和算法上取得了一定进展。本文的主要工作和研究重点如下: 1.介绍了机载LiDAR系统的组成、点云数据的格式与组织,分析了典型目标的点云特征,详细剖析了常见机载LiDAR点云滤波分类算法的技术内涵,归纳和分析了其中需要解决的问题。 2.在分析机载LiDAR数据滤波特点和难点的基础上,提出了一种基于多尺度虚拟格网与坡度阈值的滤波算法,并通过实验与误差分析,证明了该方法的有效性和准确性。 3.通过归纳非地面点云的基本特征和可用于分类的数据类型,提出了综合应用回波次数、高程纹理、光谱信息的分类策略,建立了非地面点云分类的具体方法流程。实现了航空影像与LiDAR数据的融合处理,弥补了点云数据的光谱信息缺失。 4.针对激光雷达回波强度信息的特点,探讨了利用强度信息进行地面点云分类的可能性,提出了一种基于强度信息聚类的地面点云分类方法,并采用两种聚类方法进行了分类实验。

关键词：机载激光扫描系统点云滤波分类高程纹理融合聚类

基于GPU的海量三维炮检点渲染交互技术的研究与实现

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基于GPU的海量三维炮检点渲染交互技术的研究与实现

作者：张腾畅中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

石油勘探领域中地震采集三维观测系统的设计已经成为当前研究的热点,随着勘探要求不断提高,对应三维地表高程模型的规模以及精度也随之增大,同时,在工区范围中布设的炮检点最大规模可达到千万级。因此如何将大规模三维地表融合海量炮检... 详细信息

石油勘探领域中地震采集三维观测系统的设计已经成为当前研究的热点,随着勘探要求不断提高,对应三维地表高程模型的规模以及精度也随之增大,同时,在工区范围中布设的炮检点最大规模可达到千万级。因此如何将大规模三维地表融合海量炮检点进行实时高效渲染,并同时支持基本的空间分析操作成为本文的研究内容。结合已有的可视化技术以及当前硬件条件,本文提出了基于GPU的海量炮检点渲染及交互技术,研究从如下几个方面进行:(1)本文以三维地表为依托,基于视点变换并利用GPU编程提出并实现了高程纹理动态生成及调度算法,能够根据地表多分辨率网格的实时变换来有效组织并获取其高程数据;(2)本文利用GPU并行计算特点,设计并实现海量炮检点高程插值算法,以高程纹理以及三维炮检点坐标作为输入,通过着色器编程技术,在几何着色器中通过插值算法并行获取各炮检点对象的实时高程数据;(3)本文根据实际工程需求,提出一种由模型坐标向屏幕坐标转换的方式,实现了对三维炮检点精确的选择及编辑操作。最后,本文以实际工程背景为依托,设计并实现了海量炮检点实时渲染及交互的原型系统。系统运行结果表明本文提出的基于GPU的海量三维炮检点渲染交互技术能够实现,并在实际工程应用中起到较好的效果。

关键词：海量炮检点高程纹理着色器编程编辑交互

大规模三维地形与等高线融合渲染技术的研究与实现

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大规模三维地形与等高线融合渲染技术的研究与实现

作者：王龙中国石油大学（北京）

学位级别：硕士

等高线数据作为分析空间现象的有效工具,是三维观测系统中需要高效渲染的重要对象之一,伴随着地震勘探领域工作范围的不断扩大,其控制点数量可达几千万。如何在个人计算机上实现大规模三维地形和大数据量等高线的实时高效融合渲染是业... 详细信息

等高线数据作为分析空间现象的有效工具,是三维观测系统中需要高效渲染的重要对象之一,伴随着地震勘探领域工作范围的不断扩大,其控制点数量可达几千万。如何在个人计算机上实现大规模三维地形和大数据量等高线的实时高效融合渲染是业内的一个难点。本文以此为研究重点,基于现有的计算机硬件条件和可视化技术,设计了利用GPU动态控制管线技术实现三维地形和等高线的融合渲染及属性编辑的方法。主要研究内容有:(1)基于GPU编程技术,并结合场景视点和地形多分辨率结构实现高程纹理的生成及其组织调度方法;(2)实现了一种基于GPU的等高线控制点高程快速插值方法,该方法以高程纹理和控制点坐标为输入对象,在着色器中编写插值算法来并行获取控制点实时高程;(3)设计了一种基于GPU的等高线关联场景色标时颜色值计算方法,通过将色标以特定的一维数组形式传入GPU显存,并利用GLSL编写的着色器函数,实现等高线颜色的高效计算;(4)改进了传统的多边形近似算法,该算法根据地形分布情况,动态地设定用于多边形近似的误差阈值,从而使等高线标注均匀有效地显示。本文以实际工程项目为背景,设计实现了三维地形和等高线融合渲染的应用系统,实践表明该技术切实可行,并取得良好效果。

关键词：大数据量等高线动态控制管线高程纹理着色器编程改进多边形近似算法

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基于纹理信息的机载激光扫描数据分类

软件导刊 2005年第21期 13-15页

作者：张靖高伟陈启浩中国地质大学信息工程学院中国地质大学信息工程学院湖北武汉430074

介绍一种利用高程纹理的分类方法,并按该算法进行实验,结果表明这种方法能很好地解决建筑物和树木邻近的分类问题,该算法分类精度高,稳定性好,处理速度快,在处理城市区域激光扫描数据的分类上具有明显的优势。

关键词：机载激光扫描距离影像高程纹理灰度共生矩阵

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融合航空影像的LiDAR地物点云分类

测绘工程 2012年第1期21卷 34-38页

作者：龚亮李正国包全福信息工程大学测绘学院河南郑州450052 江西省数字国土重点实验室江西抚州344000

点云滤波分类是LiDAR后续应用的基础工作,在点云滤波的基础上,以航空影像为辅助条件,结合点云高程信息,设计一套地物点云的分类方法。该方法首先融合航空影像与LiDAR数据,将对应RGB值赋予每个点,根据植被的光谱特征提取出部分植被点云;... 详细信息

点云滤波分类是LiDAR后续应用的基础工作,在点云滤波的基础上,以航空影像为辅助条件,结合点云高程信息,设计一套地物点云的分类方法。该方法首先融合航空影像与LiDAR数据,将对应RGB值赋予每个点,根据植被的光谱特征提取出部分植被点云;然后再根据文中定义的点云高程纹理,在剩余地物点云中提取出建筑物点,最后根据回波次数信息分离出剩余植被点,完成地物点云的分类。采用北京凤凰岭地区一组机载LiDAR数据进行实验。实验结果表明,该方法能够有效地将地物点云进行分类并且满足一定的精度要求,具有一定的实用价值。

关键词：机载激光扫描航空影像融合点云分类高程纹理

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LIDAR点云中高精度建筑物分割算法研究

微计算机信息 2010年第13期26卷 210-211,191页

作者：夏冰苏国中周梅李传荣中国科学院研究生院北京100039 中国科学院光电研究院北京100190

本文在深入研究已有基于Lidar点云的建筑物分割算法基础上,提出了一种结合高程纹理、边缘追踪和规则几何元素检测的建筑物目标分割算法,讨论了该算法在大数量点云处理过程中实现的可行性,总结了算法的实现步骤。通过实际数据的实验,验... 详细信息

本文在深入研究已有基于Lidar点云的建筑物分割算法基础上,提出了一种结合高程纹理、边缘追踪和规则几何元素检测的建筑物目标分割算法,讨论了该算法在大数量点云处理过程中实现的可行性,总结了算法的实现步骤。通过实际数据的实验,验证了算法的可实现性,并对提取的建筑物目标给出了精度评价。

关键词：激光雷达目标分割高程纹理边缘跟踪