基于改进四叉树分割和结点存储的LOD算法

多层次细节（LOD）算法作为目前使用最多的地形数据简化算法,对提升渲染速度加快场景可视化有着重要作用,而其中以基于四叉树的LOD算法应用最为广泛。通过对以往算法的研究,提出一种对四叉树的分割和结点存储结构同时进行改进的LOD算法。该算法通过减少误差判断次数加快了四叉树的生成速度,同时改变传统的结点存储方式,降低了数据的冗余存储。     

三维激光点云数据的可视化研究

大量的点云数据是通过三维激光扫描得到的,而点云数据的显示快慢受到了数据索引的直接影响,这是一个基础性问题。经过研究,八叉树与叶节点KD树相结合的混合空间索引结构以及LOD构建的层次细节模型是用来解决点云数据管理与可视化效率不高的问题的有效方法。在局部,通过在叶子节点中构建的KD树实现高效的查询和显示;在全局,为了实现快速检索与调度使用了八叉树模型。采用这种混合数据模型进行点云组织,建立空间索引,并对点云数据进行LOD构建,实现了点云数据的高效检索以及可视化。     

一种新的地物与地形的网格融合方法

三维地形可视化中重要的地物模型需要使用CAD软件（3D Studio MAX/AutoCAD（3D）/MultiGen）构建的模型数据,来逼真表示城市的精细结构、材质特征及地物的内部形态,在将其和地形网格集成的过程中,必须让地物和地形之间实现无缝融合。提出了一种新的地物和地形的融合方法：首先读取地形高度图,利用基于四叉树的LOD技术生成地形网格,其次导入三维地物模型并放置于地形网格某位置,对三维地物模型投影得到地物模型的底面网格边界框及点集,地物边界框对应的地形网格分裂,产生融合位置的地形网格边界及对应点集,根据地物网格边界和地形网格边界的这两个点集以及Delauney三角形限定条件生成三角网,实现网格融合。利用该方法实现了四叉树LOD技术生成的地形和地物的融合,最后讨论了该方法的特点及应用。     

三维地形可视化技术的研究

由于三维地形可视化有广阔的应用前景,近来越来越受到人们的关注。该文介绍了地形可视化涉及到的数字地形模型、三维地形的显示、地形的多分辨率模型等领域的一些概念和研究成果,重点介绍了层次细节技术在：维地形可视化中的应用。最后使用一个简单高效的节点评价函数,编程实现了基于四叉树的动态多分辨率三维地形。试验结果表明,LOD方法可以很好地满足三维地形可视化和虚拟现实应用中地形实时简化和显示的要求。     

一种基于不完全四叉树的LOD生成算法

为了实时地绘制大规模地形数据,提出了一种改进的实时连续LOD生成算法。该算法首先采用Mortan码的编码方式对地形数据进行简化,并利用不完全四叉树存储简化后的高程数据;然后根据视点位置和网格空间对象误差的关系建立基于不完全四叉树的LOD模型,同时采用逐层找邻法调整不同层次之间的裂缝,并给出了寻找不同类型邻居的实现过程;最后采用背面剔除算法将起伏地形的不可见部分去除。实际编程时,由于采用了H ilbert填充曲线方式存储四叉树结点,并采用隔层四叉树方式访问结点数据,从而提高了大规模地形的绘制效率。使用该方法描述荆江地区的地形,取得了良好的绘制效果。     

基于空间密度约束的GPS数据LOD模型构建方法

为解决GPS轨迹数据动态可视化效率低下问题,本文通过引入LOD(Level Of Detail,LOD)技术从海量轨迹中提取能够代表原始数据的空间特征点,保留原有空间分布特征,压缩数据量。现有LOD模型构建算法虽压缩了数据量,但时间复杂度高,不能显著提高可视化效率。本文提出了一种基于四叉树的点LOD构建算法。实验表明:本文提出的点LOD算法与基于Voronoi图的点LOD算法相比,具有时间复杂度低,LOD构建速度快,无符号压盖等优点。     

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。     

海量地形的GIS特征数据实时渲染算法研究

研究优化管理储存海量地形信息问题,目前二维特征数据(河流,公路,区域图等)在三维地形上的可视化渲染的传统算法中,针对海量地形数据的适应方法,大地坐标系的处理以及用户对数据的交互操作缺乏完善的实现方案.为解决上述问题,提出了一种自适应的特征数据渲染算法.方法基于纹理进行数据覆盖,并自适应地根据视野范围内四叉树地块节点的LOD级别将GIS特征数据实时绘制到相应的纹理上,不仅解决了纹理覆盖方法所普遍存在的特征数据的走样和模糊问题,还可免去额外的坐标转换而直接应用到球面系统中,并且对于用户交互的特征数据绘制具有很好的自适应能力.最后,以一个使用了算法的三维地理信息管理系统为例,证明了算法在实际应用中对海量地形和用户动态绘制的特征渲染可达到预期的效果,并且配置要求低廉,具有广泛的实际应用前景.     

大规模地形的LOD生成算法研究

为了实时地绘制大规模地形数据,提出了一种改进的实时连续LOD生成算法.该算法采用分块分层的思想,首先将大规模高程数据进行分块,然后对块中数据按照分辨率的大小分层存储.根据视点位置和网格空间对象误差的关系建立基于四叉树的LOD模型,从而提高了大规模地形的绘制效率.使用该方法描述了太湖流域的地形,取得了良好的绘制效果.     

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。     

三维动态多分辨率地形模型的研究

为了绘制大规模地形图,适当地减少数据,利用四叉树结构存储采样点,提出了一种与地形特征和视点相关的实时动态的多分辨率地形模型。在三维场景漫游和切换中,采用二级缓冲机制实现场景数据的快速调度和绘制,同时提出了基于细分评估函数的自适应LOD算法。随着分辨率的动态变化,实时递归地构建绘制当前视域地形所需的数据集。而且在起伏变化大的地形中利用有限的采样点,根据地形特征进行距离加权插值,最终提高特定地区的分辨率和绘制效果。     

视相关地形多分辨率模型在飞行仿真中的应用

对于飞行仿真中海量地形数据,现有的软硬件无法直接对其进行实时连续的绘制,采用视点相关的层次细节模型可以有效地提高实时绘制的性能.该文针对飞行仿真中大地形实时显示问题,对现有的视点相关多分辨率模型算法进行了改进,采用四叉树结构来表示地形,给出了节点的数据结构和构建四叉树的算法;提出了一种新的细节层次选择误差度量标准;实现了视点相关的连续多分辨率地形网格的简化和实时绘制.     

基于四叉树的LOD技术在地形渲染中的应用

地形渲染一直是计算机应用领域内的关注热点,是因为其渲染效果和渲染速度两者不能同时得到解决好.采用的基于四叉树的LOD技术就是:先借助于四叉树思想对地形进行分割好,然后利用LOD技术进行渲染,而在渲染过程中不同精度的地形格网间出现的T型裂缝也做了相应的消除处理,最后这样渲染出的地形效果比较真实理想,且其渲染速度也有所提高.通过此技术方法可以实现,在保证真实地渲染出地形效果的前提下,尽量减少地形的渲染面数,来达到提高渲染速度的目的.     

基于改进的约束四叉树LOD全球地形实时绘制

由于大规模三维地形可视化的数据量大、组织结构复杂等特点,对大规模地形数据的分块、调度和组织已成为研究重点。传统的INY．树结构存在节点重复储存、大地形绘制效率不高、T形裂缝等问题,论文提出了一种改进的约束四叉树多细节层次绘制算法,减少了储存冗余。在全球地形实时绘制的时候,采用了改进的细节层次细分评价函数和简单的“裙边”裂缝处理方法,并且使用了四种绘制优化策略。通过实验结果可以看出,计算机储存减少,计算量降低,大地形的实时绘制效果、效率很好。对虚拟城市、数字地球的构建和应用有参考价值。     

三维地形模型生成的多核并行算法

在分析LOD内在并行性的基础上,利用通用的并行编程环境OpenMP对其进行线程化,提出了一种基于四叉树网格划分的并行简化算法,并在四核计算机上应用Intel parallel amplifier分析器按函数查看性能变化,对比优化前后的数据,结果表明并行化后的加速比和计算效率有了显著提高。     

基于动态LOD四叉树算法的地形三维可视化

LOD模型是在虚拟现实技术中经常被采用的一种加快图形生成速度的主要方法。所谓的LOD建模,其实质就是采用一定的算法思想将原有的网格地形数据进行重组,得到一种更加便于实时绘制使用的数据结构。在利用四叉树方法进行LOD建模的过程中,其关键就在于怎样对原有的网格数据进行四叉树分层。LOD地形渲染过程中当相邻的节点或块之间分辨率不一致时会出现裂缝现象,结合动态LOD四叉树算法利用节点分割和渲染的规律,采用一种新的裂缝消除方法。     

3D多层次模型简化算法的研究

细节层次模型（LOD）是指对同一个场景或场景中的物体,使用具有不同细节的方法得到一组模型,供绘制时使用。建立LOD模型能很有效地降低数据量和复杂度,实现三维场景的实时处理。以研究多层次细节模型快速生成算法为目的,在分析当前多层次细节模型生成算法的基础上,构建了三角形面片的权值计算公式,设计和实现了基于面片删除操作的LOD算法,详细描述了算法的设计,给出了算法实现所需的关键公式,最后给出了算法的应用实例和对算法时间效率的分析。此算法的最大特点是在不同的层次细节模型之间快速地平滑过渡。从试验结果和分析可见,该算法可以满足大的3D模型快速生成和交互的需要,同时也证明了算法的正确性和实用性。     

大规模地形漫游中动态LOD算法研究

大规模的地形渲染技术一直是图形学里的热点问题之一。它在GIS、飞行模拟器、视频游戏里有重要的作用。大规模地形渲染的两个主要问题是地形数据存储问题和三角形数目问题。针对3D视频游戏,文中采用数据分块、局部数据显示以及与视点相关的裁减策略来控制数据显示量,使用了一种基于四叉树的LOD算法来解决大规模地形渲染中的三角形数目问题。实验结果表明综合使用上诉方法,有效地减少了显示数据计算量,能满足3D游戏场景的交互式漫游的实时性要求。     

一种新的基于发散度函数的地形模型简化方法

提出了一种新的地形模型简化方法,该方法是在隐式四叉树层次结构基础上,结合离散粒子群思想建立地形的简化模型.文中重新定义粒子为具有层次信息的特征点的集合,从而每个粒子与简化模型的一个候选解相对应.为了实现多个粒子的空间压缩和快速检索,给出了隐式四叉树层次结构的快速索引方法.此外提出了基于法向矢量夹角的发散度函数的误差计算方法,重新定义了既满足地形模型误差要求同时兼顾模型简化比例的粒子评价函数,使地形简化模型在保持细节特征和轮廓特征的同时获得了更优的简化比率和模型精度.最后采用最优粒子作为启发信息引导简化过程,因此多个粒子迅速收敛于最优简化模型,从而模型的简化效率大大提高.文中方法均在多个基准数据上进行实验研究,结果表明与经典层次简化方法相比,算法效率和模型精度均显著提高.     

A multi-level depiction method for painterly rendering based on visual perception cue

Increasing the level of detail (LOD) in brushstrokes within areas of interest improved the realism of painterly rendering. Using a modified quad-tree, we segmented an image into areas with similar levels of saliency; each of these segments was then used to control the brush strokes during rendering. We could also simulate real oil painting steps based on saliency information. Our method runs in a reasonable fine and produces results that are visually appealing and competitive with previous techniques.