网络环境下基于外存的大规模流程工厂模型交互绘制

现有的基于网络的远程绘制系统在绘制过程中对网络带宽和时延具有较强的依赖性, 为了获得较高的绘制速度, 需要耗费大量的预处理时间和存储空间.针对网络环境下模型的设计校审工作对预处理时间、绘制速度和图像质量的实际需求, 提出一种基于外存的大规模流程工厂模型交互绘制算法.绘制前, 首先从服务器端获取模型的几何参数和拓扑信息;然后根据流程工厂模型特征, 在客户端以设备和管线为基本单位组织外存数据, 采用体元合并的方法快速完成模型层次细节的计算和存储.分析了校审内容和校审人员的运动习惯, 并将其与基于视点可见性的预取算法相结合, 在本地实现外存数据的高效预取, 且绘制过程中无需传输模型面片信息.实验结果表明, 文中方法在普通PC机上能够将具有21 M左右面片模型的预处理时间控制在5 min以内, 在保证校审所需图像质量的前提下取得平均30帧/s的平稳帧速, 且绘制过程不依赖网络带宽和时延.     

大型三维网格模型的简化及基于视点的LOD控制

传统的三维网格简化及多分辨率建模方法对数据量超出内存限制的大型网格模型已不适用．提出一种基于外存的网格简化和基于视点的细节层次控制方法．该方法建立在网格分割的基础上，利用分割边界的对应性，在一次遍历中对所有的网格分块进行简化，从而克服了通常的网格分割简化方法需要多次分割、重复简化的缺点；同时实现了针对大型网格模型的基于视点的选择件绘制．对模型进行绘制时，模型局部细节可以被快速抽取出来，并且网格的分辨率在整个模型表面呈连续分布．     

大型网格模型多分辨率的外存构建与交互绘制

结合多分辨率、网格排布和基于视点的绘制技术,提出一种外存多分辨率构建和绘制算法.采用适应性八叉树对模型的包围盒进行划分,自顶向下构建模型的多分辨率层次结构,较好地保持了原模型的细节分布;并对多分辨率结构中每个节点所包含的三角形片段进行网格排布优化,降低了缓存的平均失效率;在实时绘制时,采用基于视点的细节层次选择策略进行模型的细化;最后通过引入数据预取机制来隐藏磁盘I/O延时,进一步提高绘制性能.实验结果表明,该算法在绘制速度与细节保留上均优于同类MRMM算法.     

大规模点云内外存调度绘制技术

为实现大规模点云的快速绘制,提出以部分内存访问机制为基础、以节点点数上限为叶节点形成条件的平衡八叉树存储结构。设计点云内外存调度绘制流程,包括节点可见性判断、内外存数据调度和点云绘制等环节。为提高可见性判断的效率,在视点与节点距离、夹角约束条件的基础上给出节点可视半径约束。利用实测大规模点云数据进行实验,结果证明,该技术可以在有限的内存资源条件下,以较小的内存消耗实现上亿级规模点云从整体到局部的流畅绘制。     

大规模外存场景的交互绘制

在场景分割的基础上,提出一种连续分层层次细节模型组织场景,并对视点空间进行划分,为每个视点单元计算恰好满足单元内任意视点屏幕像素误差的场景图节点列表,称为cell-front;然后利用cell-front对外存模型的存储进行重新设计.在绘制时采用多线程技术,绘制线程对当前cell-front进行可见性剔除和视点相关的选择绘制;预取线程采用一种基于视点单元的预取策略,利用视点单元之间cell-front的变化控制预取数据的调度.该算法能够在保证场景绘制质量的前提下,在普通的PC机上实现大规模外存场景的实时交互显示.     

基于LiDAR点云数据的等值线绘制方法

随着新型传感器激光雷达（LiDAR）步入市场,自20世纪80年代起逐渐应用于建筑规划、植被水利等行业.而在测绘行业,采用三维激光雷达扫描技术以取代传统的测量技术才刚开始起步,因其自动化程度高,更新周期短且获取到的数据精度高,信息全而逐渐被现代测绘业逐渐认可.用激光雷达采集到的点云数据为源数据,探究了三维离散点间接综合等值线的方法,并尝试改进三维道格拉斯算法,实现点子重要性排序以用于不同比例尺下地形图的综合.借助二次开发技术实现点数据栅格化,绘制等值线,同时在此过程中对比分析选用不同数量的点集合以及不同分辨率分别对等值线绘制的影响.结果表明先对点数据进行综合继而回放等高线既保留了原始地形的特征,且缩短了数据处理时间,同时也可根据实际比例尺的缩小程度,多尺度地输出、显示等值线.     

基于点的绘制与压缩技术

基于点的模型数据往往非常庞大,因此怎样在有限的硬件环境下对庞大的点云数据进行压缩传输和实时绘制成为基于点的图形学中两个最重要的问题.回顾了基于点的绘制的最新研究进展,将基于点模型的压缩算法分为渐进压缩编码和单分辨率压缩编码两类分别进行介绍和分析比较,并给出了一些研究建议.     

基于LOD控制与内外存调度的大规模网络态势数据节点处理算法

针对网络空间海量态势目标数据的动态、实时绘制需求,本文在细节层次(LOD)控制技术的基础上提出了一种数据分片标记与内外存动态调度相结合的态势数据处理算法。首先在底图上建立多尺度显示模型,然后将网络态势数据节点进行分层、分块标记,最后在交互时基于用户当前视口进行动态加载调度,提高内存的使用效率。经验证,该算法可以减小内存开销,提高海量态势数据绘制的实时性,提供较好的用户体验。     

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。     

适于点绘制的层次多分辨率建模方法的研究

在基于点的图形绘制技术中,需要记录大量的场景采样点,如何有效地组织这些数据是实现快速高效绘制的关键问题之一。论文研究了适于点绘制的有效数据组织——层次多分辨率建模,分析了三种常用的模型结构及其构建算法,讨论了模型结构中的层次细节选择方案,提出了一种层次细节的顺序选择方法,实验证明这些方法是有效的。     

超量外存地表模型的实时绘制技术

提出一种分块策略对规则网格进行区域分割,采用空间填充曲线对分块内网格点进行多分辨率排列,并基于分块多分辨率对地形网格实时调度和页面预取．文中算法利用块模型进行分块视域剔除和分块LOD场景渲染．在多线程分块多分辨率调度和渲染策略下,大大减少了模型的I／O负载,可以在有限环境下满足实时场景绘制要求．     

点模型的几何图像简化法

提出一种基于几何图像的曲率自适应点模型简化算法.首先将点模型的球面极坐标映射到平面上,构造其几何图像;然后利用几何图像确定点模型中点的k-最近邻域及其曲面变分;最后结合曲面变分和简化密度对点集曲面重采样,并通过移动最小二乘曲面评估简化的误差.实验结果表明,该算法执行速度快、易于控制采样密度和保持曲面细节,且能够生成高质量的简化曲面.     

三维离散点采样表面基于全局优化的纹理合成算法

提出了一个直接在三维离散点采样表面上进行基于全局优化的纹理合成算法．算法首先对点模型表面进行基于协方差分析的递归式聚类削分，然后通过对各初始聚类进行优化调整和区域生长，得到更为均匀的计算单元块且使相邻单元块间具有重叠区域．基于所得到的计算单元块和样本纹理，在点模型表面上建立了一个全局的纹理合成能量方程，并采用最大期卑值算法迭代优化求解出一个全局的能量最小值．在全局优化算法中，通过加入的约束条件，进而给出了点模型颜色纹理的修复算法和流引导的可控纹理合成算法．由于点模型表面离散点元的稠密性，通过对离散点元的法向基于纹理合成结果进行相应的扰动，进一步增强了表面纹理的几何粗糙感．实验结果表明，该文的算法在点采样几何表面上有效地保持了生成的纹理结构和视觉效果的连续性和平滑性，得到了令人满意的结果。     

基于LOD的三维作战地形实时渲染技术的研究

与视点相关的三维作战地形实时渲染技术一直是作战仿真领域的热点问题之一。三维作战地形渲染的主要问题是如何缩减三角形的数目问题。该文采用了一种基于四叉树的LOD算法,根据与视点以及和地形本身起伏程度相关的技术来决定地形应有的细节程度,然后递归的分割四叉树的每一个节点,直到到达需要的细节程度,从而较好地解决了实时渲染过程中的三角形数目问题。通过仿真试验,在保证渲染速度的前提条什下,该方法有效地实现了作战仿真系统中实时地形的漫游和不同视场的条件下的地形细节显示。并且具有较高的视觉真实程度。     

基于连续HLOD的大规模场景快速绘制算法

大规模场景的快速绘制是虚拟现实技术重要的研究课题之一.为了加速场景的绘制,一般采用层次细节模型和可见性裁剪方法,但是现有算法在处理大规模场景时存在着局限性.本文提出了一种新的大规模场景快速绘制算法,该算法在场景层次划分的基础上,利用拓扑结构可变的网格简化方法为场景层次计算连续的分层层次细节模型（HLOD）;然后在实时绘制阶段,对场景分层层次细节模型进行视点相关的全局和局部细化,并结合快速有效的视域裁剪,从而大大加速了场景绘制速度.实验结果表明该算法是简单有效的,并且算法还可以进一步扩展到外存方式.     

大规模复杂场景交互绘制技术综述

大规模复杂场景的快速绘制是虚拟现实、实时仿真和三维交互设计等许多重要应用的底层支撑技术,也是诸多研究领域面临的一个基本问题.随着近几年三维扫描和建模技术的飞速发展,三维场景的规模和复杂度不断增大,大规模复杂场景的交互绘制受到了国内外研究者越来越多的重视并取得了一系列研究成果.首先简要回顾了大规模复杂场景交互绘制的研究进展情况;然后通过对其中涉及的主要关键技术进行总结分析,并对国内外典型的绘制系统进行比较和分类,阐述了大规模复杂场景交互绘制的主要研究内容,给出了大规模复杂场景交互绘制系统所应包含的基本组成部分和一般框架;最后对今后的发展方向做出了展望.     

基于三角块分割实现细节等级地形的动态仿真

在游戏开发、场景模拟、实时控制等生产实践中,往往涉及地形地貌的无级变换、细节等级(LOD)显示等技术,以改善系统性能,提高运行功效。实现LOD有多种方案,常见的有基于多分辨率空间二分树结构绘制细节等级模型等,但这些方案均存在不同程度的不足。该文结合实例,通过对地形特征的详细分析,基于二元三角树结构机制,提出运用三角块分割技术、强制分割法则实现细节等级地形的动态仿真,进而提高模拟质量。     

基于分形理论的三维地形场景的真实感绘制

如何在PC机上进行三维地形场景的真实感绘制一直是一个挑战性课题。三维地形场景的真实感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。该文运用分形理论生成三维地形场景,为了满足实时性的要求,采用连续LOD算法和其它技术来加速地形绘制;为了满足逼真度的需求,采用纹理映射和光照映射。这种方法可以在普通微机上基于分形理论实现三维场景的真实感绘制,达到实时性和逼真度的要求。