基于面向对象八叉树的飞机虚拟维修场景渲染

为了加速大规模虚拟场景的渲染速度,采用基于面向对象八叉树的方法对场景进行渲染。该方法将面向对象技术与传统八叉树技术相结合,采用面向对象八叉树剖分虚拟场景,对场景进行管理;将物体结构树的最小零部件作为最小存储单元,采用叶节点保存对象信息,减小树的存储量和处理时间,降低算法的计算负担;在面向对象八叉树的基础上,采用模型遮挡裁剪算法对位于视域范围内的模型进行遮挡裁剪,减小实际渲染的物体数量,提高渲染速率。通过对飞机虚拟维修场景进行渲染实验,证明了该方法的有效性。     

基于改进型四叉树算法的室外大规模场景实时渲染

在大规模场景渲染过程中,场景中节点的存储、查找,以及视域剔除是影响渲染速度的重要因素。采用一种改进型四叉树算法存储和查找顶点,采用迭代算法替换了原有的递归生成算法，利用该四叉树算法实现了射线检测和视域剔除。实验结果表明,该方法能够有效提高室外场景的渲染帧数，利用它在视域剔除上能发挥本身的层次特性和编码的有序性优点，可以避免和减少视域剔除算法中大量直线与面相交的计算，提高视域剔除算法的效率。     

基于WebGL的3D可视化告警系统关键技术研究与应用

如何将工业生产设备的运行情况形象立体的展示给管理者,一直是3D可视化研究领域的热点。本文提出了一种基于Web GL技术的3D可视化告警系统设备管理运维方案,在浏览器端对工业生产设备进行虚拟化仿真模拟,并把设备运行情况呈现给设备管理人员,使数据的展示更加形象立体,给设备管理者以交互感和沉浸感。此外,本文还研究了该方案实现过程中涉及到的场景渲染技术,通过改进基于八叉树的视锥体剔除渲染算法,提高了复杂三维场景的渲染性能,解决了系统渲染复杂三维场景时浏览器响应时间过长的问题。最后,本文给出了一个3D可视化告警系统的设计与实现。     

一种新的视截体裁剪算法

在常用视截体裁剪算法的基础上本文提出了一种新的视截体裁剪算法.通过由顶点发射出的射线与视截体六个平面的位置关系来判断该点是否在视截体内.常用的算法需要计算顶点到平面的距离,而新算法只需要判断顶点发出的射线与平面的相交情况,所以需要的计算量比常用的视截体裁剪算法要少,计算过程更直观.同时游戏层次采用常见的八叉树分割方式,将其分割成一颗八叉树,其中每个结点是一个立方体(即包围盒),这给视截体裁剪带来方便.     

基于自适应二叉树的场景视锥体裁剪算法

建立逼真而丰富的三维场景是可视化领域的主要任务.场景的数据管理和可见性判断对后续渲染的质量和效率起到了至关重要的作用.为了弥补传统场景组织方式在实际应用中的缺陷,本文采用自适应二叉树场景组织算法对场景进行管理,采用层次化裁剪的方式对场景树的节点进行视锥体裁剪,在裁剪过程中所操作的对象是节点中的包围球和包围盒.实验表明,这种基于包围球和包围盒的层次化的视锥体裁剪算法大大的减少了参与裁剪的节点的数量,提高了裁剪的精确性,具有较好的裁剪效率和较高的稳定性.     

视锥体裁剪几何算法研究

从几何角度出发,以投影理论为指导,设计了一种降维投影的视锥体裁剪几何算法。基本思想是基于视锥体构建计算坐标系,在计算坐标系下,向两个投影平面做正投影。空间中被裁剪线段与视锥体的位置关系被简化为投影平面内线段与等腰梯形的关系。这种几何化的降维方法有利于解决空间几何奇异问题。构建了空间视锥体裁剪中线段与视锥体的各种位置关系的测试样本,特别是78种处于几何奇异状态的位置关系,用于综合评估算法的速度和稳定性。用C语言在VC++平台上分别实现了投影降维的视锥体裁剪几何算法、经典的Liang-Barsky算法和与6个面分别求交的一般算法。在定性分析基础上,利用测试样本对3种算法做了计算速度与稳定性方面的测试对比。     

面向大型产品虚拟展示的数据管理方法研究

合理有效的模型数据管理是在桌面虚拟环境中实现大型产品虚拟展示的关键问题。针对大型产品模型数据量大、结构复杂的特点,采用关系型数据库管理模型数据。设计了场景图管理方法,并基于NUR算法实现内存动态调度,充分利用系统内存空间。综合利用视锥体裁减、隐藏面删除和几何体数据合并等模型简化与显示优化技术,提高场景渲染效率。基于以上方案设计实现了机车虚拟装配与展示系统,验证了所采用方法的有效性。     

屏幕空间自适应的地形Tessellation绘制

为了在大规模真实感地形渲染中利用GPU硬件加速的Tessellation技术,在对地形Tessellation原理分析的基础上,提出一种屏幕空间自适应的地形Tessellation绘制算法,实现了在GPU内部对地形模型的三角形自适应细分。该算法采用Tile和Patch的形式对地形数据进行分层组织,在CPU和GPU上分别以Tile和Patch为基础实现地形LOD(level of detail)的自适应简化;提出在Hull Shader上基于Patch边界的细分系数计算模型,确保了Patch细分时的无缝连接;给出了Domain Shader上置换贴图的处理过程,以实现细分顶点的高程纹理映射;并且采用了两级视锥体裁剪机制,减少了渲染数据的冗余量。实验结果表明,该算法具有较好的屏幕空间自适应性和渲染性能,能够在输入粗糙网格的基础上,渲染输出高分辨率几何细节特征的地形模型。     

基于四叉树分割的连续LOD漫游地形绘制

针对大规模地形数据访问量大、场景渲染消耗内存大、实时渲染效率低的问题,提出了一种基于四叉树分割的连续LOD(层次细节)地形绘制方案,实现了多分辨率地形的快速绘制.视见体裁剪算法判断次数少,并结合四叉树分割过程,快速地对地形数据进行裁剪.采用与视点和地形粗糙度相关的分割评价系统,在预处理阶段对地形粗糙度误差进行计算,提升了地形实时绘制的速度:同时对分割标志位按位存储,使得内存占有率大幅减少.通过分割低分辨率节点边的方式,消除了节点间裂缝.算法运行效果良好,在普通PC机上即可达到较高的帧频率和较好的漫游效果.     

一种基于松散八叉树的复杂场景可见性裁剪算法

针对传统八叉树方法的不足,在采用松散八叉树组织场景、利用八叉树空间划分优点的同时弥补其局限性.为提高遮挡查询效率,将子节点依视点排序,针对复杂场景采用双层裁剪技术以进一步提高性能.实验结果表明,文中算法对深度复杂度高、面片数量大的复杂场景具有较好的裁剪效率,能够很好地满足实时绘制的要求.     

基于3DS室内模型虚拟漫游场景的管理方法

以3DS室内模型作为虚拟漫游场景,提出了一种基于Portal技术的入口生成新方法及视锥体裁剪算法。首先在3DS MAX建模时确定入口位置,然后在虚拟漫游时由入口位置计算生成入口平面,进而用入口平面裁剪视锥体创建物体可见集实现场景管理。实验结果表明,这种入口生成方法效率高,室内模型遮挡性越强,裁剪算法的优越性越突出,此方法可适用于任何3DS室内模型虚拟漫游的场景管理。     

基于八叉树的复杂产品模型实时绘制技术

给出基于OpenSceneGraph场景模型的信息提取方法,利用八叉树对场景模型进行分割和视锥体剔除,有效提高了实时绘制的效率,尤其是对浏览场景细节时的绘制效率提高最为明显.采用基于分页技术的Pagelod方法,实现模型的动态调度,以减少I/O的负载,满足在有限硬件条件下虚拟场景中复杂产品模型的实时绘制要求.     

基于八叉树邻域分析的光线跟踪加速算法

八叉树是加速光线跟踪常用的层次划分结构,为加快八叉树跟踪光线的过程,论文 研究了运用八叉树邻域分析提高光线与八叉树节点之间的碰撞检测速度的方法,提出了一种结构 简单、计算效率更高的八叉树节点的邻域分析算法。运用该算法可由现碰撞节点快速计算出下一 碰撞节点,避免了采用大量递归搜索计算,从而提高了图像的渲染速度。实验结果表明,使用论 文提出的邻域分析进行碰撞检测,效率比传统算法提高了3 倍以上,大大提高了光线跟踪的速度。     

基于四叉树的分形地形实时动态生成算法

介绍一种结合分形算法与四叉树算法生成动态随机地形的新方法,并提出一种融合地形中点位移法及四叉树递归分割算法的实时优化算法,利用可见性剔除的简化策略和三角形扇的数据简化存储方式,解决地形绘制的裂缝、突跳问题,采用纹理混合贴图方式的渲染方法实现该层次细节模型的地形渲染。通过对该算法的实现和优化,在保证一定地形环境的视觉真实程度前提下,减少开销,从而达到提高实时渲染速度的目的。     

基于四叉树的多分辨率地形数据3维可视化

大场景的3维地形可视化模型是地理信息系统平台的重要组成部分。但至今大场景的3维地形数据可视化仍存在数据处理速度慢,显示滞后的问题,针对此问题提出了一种基于四叉树的多分辨率地形数据3维可视化算法,即首先以规则网格为基本处理单元,采用链式四叉树数据结构存储多分辨率地形数据;然后在此基础上,设计了动态LOD算法完成四叉树的高效遍历。在该算法中,采用了视景裁剪、三角扇形和内存池等优化显示技术,用以支持大场景3维地形数据的实时显示,并已在Windows平台上,用VC 6.0开发了大场景地形数据3维可视化演示软件。     

基于深度八叉树的三维数据场LOD可视化

提出了广度八叉树、深度八叉树概念,分析了它们逻辑结构和存储结构,探讨了这两种数据结构在三维数据场可视化中的应用,把深度八叉树应用于三维数据场LOD体绘制算法中。算法在某三维震波数据场进行了体绘制实验,并与传统方法进行了比较分析。结果表明,该方法通过逐层简化细节来减少场景的复杂性,提高了渲染效率,将全局和局部体绘制相结合,既提高了绘制速度,又实现了精细观察。     

基于体模型优化的虚拟试衣算法

针对目前虚拟试衣人体模型存在的精度和时效上的问题,提出了一种基于体素八叉树的优化的体模型的高效、真实感强的虚拟试衣算法。将空间划分为若干体素,与人体表面相交的体素构成人体表面模型,且体素采用八叉树结构存储。通过Kinect采集的人物的深度图像来计算八叉树中体素的符号距离函数(SDF);使用Marching cube融合图像彩色纹理并渲染出逼真的三维人体模型;提出了碰撞检测响应算法。实验结果表明,提出的方法增强了人物模型的真实感,八叉树结构有效缩短了碰撞检测时间,具有较强的实用价值。     

基于限制性四叉树LOD大规模地形预处理算法

LOD（Level Of Detail,层次细节）技术是解决大规模地形实时渲染的关键技术之一,通过这种技术可以较好地简化场景的复杂度,减少图形显示的失真度,满足一定的实时性要求。传统的算法将四叉树和LOD技术相结合将大规模数字高程模型数据（DEM）进行分块,并对块内数据按照分辨率的大小分层存储。通过对四叉树的研究,在限制性四叉树的基础上引入预处理算法,提高了地形读取速度,增强了实时显示效果。该算法是基于限制性四叉树的一种高效的规则网格划分方法,内存开销少,降低了CPU的负担。实验结果表明该算法提高了地形导入的效率,能实现大规模地形的实时漫游。     

View Frustum Culling在三维视景仿真中的应用

详细阐述了视锥剔除算法的原理及实现,对设置虚拟摄像机、点测试、球测试、包围盒测试和在剪切空间中抽取视锥体平面方程等进行了详细地分析。此方法在实际工作中能够提高渲染时的绘制速度,有效地解决复杂场景渲染速度慢的问题。     

基于虚拟现实的渲染优化算法

随着虚拟现实技术的不断发展，对虚拟场景的真实度要求也越来越提高.然而在虚拟场景中，复杂的地形、大量的植被和建筑使需要渲染的数据量大得惊人，故渲染速度成为了虚拟现实技术的一大瓶颈.现有的研究并不能很好的提升虚幻引擎中的渲染速度，还会出现“突越”和对视野外模型剔除效果差的问题.本文提出一种游戏线程与渲染线程并行和双层裁剪算法.首先在虚幻引擎中将游戏线程与渲染线程并行以提升渲染速度，然后使用淡入淡出细节层次算法进行第一层裁剪，最后使用缓慢剔除算法进行第二层裁剪，提升剔除效果.实验证明，该方法与串行线程相比渲染速度提升了40%，与传统单层裁剪算法相比，帧率也达到了55.