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。     

三维地形地物融合方法研究与应用

为了提高大比例尺下的三维地形与地物融合效果,提出了一种新的地形地物融合方法。该方法利用三维地物的底面是平面这一特点,在统一坐标框架下,对地形数据进行预处理,消除了影响地形地物融合的高程点,再利用Delauney三角网算法生成TIN模型模拟地形。预处理过程修正了影响融合效果的高程点数据,提高了融合效果,同时减少了原始地形数据的数据量,从而提高了构建TIN模型的效率。结果表明,该方法能较好地实现三维地形地物的融合。     

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。     

基于Java3D多分辨率LOD地形可视化研究

针对网络虚拟环境的地形可视化方法进行了研究.提出利用构建网络环境中三维多分辨率地形LOD可视化方法.采用四叉树管理地形数据,随着视点变换,通过地形块网格细分可以实时生成连续的多分辨率地形网格,有效地消除了地形块之间的网格裂缝.基于Jaya3D场景图管理和更新地形数据和渲染.在场景绘制过程中,依据视距对不同地形块用不同分辨率的地形网格表示,在不影响真实感的同时,可以有效降低DEM节点数据量,达到实时渲染的目的.最后,通过DEM数字地形高程模型证明了算法的有效性.     

基于OpenGL的三维地形的模拟

三维地形模拟一直是虚拟现实、地理信息系统(GIS)等领域的研究热点.提出了一种基于不同层次的多边形网格模型的地形生成算法,采用多重纹理映射技术,通过插值对应网格基本元素的位置实现模型之间的平滑过渡并生成地形连续LOD模型.通过该技术可以简化场景的复杂度,并对图形的真实感程度损失比较小.该算法是在VC++6.0平台上利用OpenGL编程技术实现的.实验表明:该算法具有较低的时间和空间开销,适合大规模三维地形的模拟.     

基于自适应四叉树的地形LOD算法

大数据动态地形三维可视化需要使用分层细节技术(LOD)简化模型,提高三维可视化效率,而四叉树可以优化复杂数据的数据结构.首先讨论了基于自适应四叉树实现LOD的一般方法,详细探讨了模型连接的三角扇绘制法;然后针对四叉树结构多分辨率表示的特点,提出了一种基于自适应四叉树节点属性修改,实现LOD模型的连续无缝连接的方法;最后使用提出的方法,实现了一幅1∶ 50000地形图范围的三维可视化,有效提高了动态显示效果.     

基于硬件细分的层次细节地形渲染算法

针对顶点着色器细分地形网格需要额外生成模板、计算细分层次复杂的不足,提出了一种利用细分着色器进行地形网格细分的层次细节(LOD)地形渲染算法。利用分块四叉树组织建立地形粗糙网格的分层结构,以LOD判别函数对活动地形块进行筛选;提出了在细分控制着色器中基于视点三维连续距离的细分因子计算方法,并针对外部细分因子进行处理消除了裂缝;实现在细分计算着色器上的置换贴图,对精细网格的高度分量进行位移。而且将四叉树结构存储至顶点缓冲区,减少中央处理器(CPU)与图形处理器(GPU)的资源交换;引入细分队列加速细分过程。实验证明,该算法具有平滑的细节层次过渡和良好的细分效果,能够有效提高GPU利用率和地形渲染效率。     

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。     

一种基于四叉树的TIN的LOD算法

通过在不规则采样点集上构建一个四叉树结构，并联合基于四叉树的LOD算法和基于TIN的三角网简化算法，提出并实现了一种TIN的LOD算法。意在把适用于格网数据的高效方法应用于不规则采样点集，得到地形的一个高效的多分辨率表达。     

三维地质界面网格模型构建算法研究

三维地质模型主要包含地质构造模型和地质属性模型。提出一种局部映射-边界控制的曲面三角化网格模型构建算法,与映射法相比,减少三维空间点映射到二维平面的计算过程,避免因多点到一点的映射关系而生成错误的三角化网格模型。基于地质测量数据特点,原始地质数据经处理后采用点集合形式表示,基于点集数据构建三维三角化网格模型,模拟地质界面的展布形态,控制三角网格质量。采用两种网格边界控制方法,在有边界约束数据和无边界约束数据条件下均能自动更新地质界面三角化网格模型边界。基于断层点数据集测试并展示算法构建的三维三角化网格模型可视化效果,通过断层面三角化网格模型能够反映断层面之间空间位置关系。     

三次B样条插值的网格拼接和融合

目的 网格模型的拼接和融合是3维模型编辑的一个重要方面。为了提高3维模型之间拼接曲面的精度和效率,提出一种基于三次均匀B样条曲线曲面的网格融合方法。方法 首先,利用协变分析和数据驱动方法在目标模型上选定融合区域、确定要融合模型的大小及方向;其次,根据选定的3维网格模型,确定待拼接区域的边界,识别并记录边界点集,利用三次B样条插值边界点集;然后,对边界曲线进行双三次B样条曲面插值得到拼接区域连续曲面,并以此作为两模型拼接时的过渡面;最后,对拼接区域重采样,并对其三角化,以实现网格模型的无缝光滑拼接和融合。结果 为了验证本文方法对3维模型拼接的有效性,选取4组不同的模型,分别对其使用本文提出的融合拼接方法进行实验,对前两组模型的拼接效果进行了对比试验,实验结果表明,本文方法可以达到很好的拼接效果,对于融合区域以外的部分能够保持源模型的细节特征,拼接部分的过渡区域光顺平滑,拼接后的模型完整性佳。在运行时间相差0.05 s内,与数据驱动的建模方法相比,本文方法可以处理的节点数至少多2 000个,面片数至少多5 000个。结论 本文方法能够适用于具有任何边界的模型,在选取模型时,对于模型的形状、大小、拓扑结构等的要求较低,适用于新模型的快速建造,因此,该算法可应用于医学、商业广告、动画娱乐以及几何建模和制造等较为广阔的应用领域。     

A new method of mesh simplification for 3-Dimension terrain using Laplace operator

This paper proposes a new method to simplify mesh in 3D terrain.The 3D terrain is presented by digital elevation model.First,Laplace operator is introduced to calculate sharp degree of mesh point,which indicates the variation trend of the terrain.Through setting a critical value of sharp degree,feature points are selected.Second,critical mesh points are extracted by an recursive process,and constitute the simplified mesh.Third,the algorithm of linear-square interpolation is employed to restore the characteristics of the terrain.Last,the terrain is rendered with color and texture.The experimental results demonstrate that this method can compress data by 16% and the error is lower than 10%.     

基于OpenGL的网格数据三维地形鼠标取值方法

在OpenGL的三维场景模拟中,通过鼠标取点得到该点的三维坐标一直是一个难题,而在三维地形模拟中则进一步要求通过鼠标取点得到该点在地形数据中的实际值,即用鼠标取值,因此OpenGL三维地形的鼠标取值一直是这类应用程序中的难点。文章在解决实际问题的基础上实现了一种解决基于OpenGL的网格数据的三维地形的鼠标取值方法。     

Generation of triangular mesh with specified size by circle packing

This paper describes an algorithm for the generation of a finite element mesh with a specified element size over an unbound 2D domain using the advancing front circle packing technique. Unlike the conventional frontal method, the procedure does not start from the object boundary but starts from a convenient point within the open domain. As soon as a circle is added to the generation front, triangular elements are directly generated by properly connecting frontal segments with the centre of the new circle. Circles are packed closely and in contact with the existing circles by an iterative procedure according to the specified size control function. In contrast to other mesh generation schemes, the domain boundary is not considered in the process of circle packing, this reduces a lot of geometrical checks for intersection between frontal segments. If the mesh generation of a physical object is required, the object boundary can be introduced. The boundary recovery procedure is fast and robust by tracing neighbours of triangular elements. The finite element mesh generated by circle packing can also be used through a mapping process to produce parametric surface meshes of the required characteristics. The sizes of circles in the pack are controlled by the principal surface curvatures. Five examples are given to show the effectiveness and robustness of mesh generation and the application of circle packing to mesh generation over curved surfaces.     

基于Hermite插值的网格拼接和融合

网格模型的拼接和融合是3维形状编辑和造型中的一个重要方面。基于Hermite插值技术,提出一种适用于具有一般边界点空间分布的三角网格模型之间无缝光滑拼接和融合方法。首先查找网格模型待拼接区域的边缘点集,并利用二次B样条曲线插值边缘点集分别得到边缘曲线;然后对边缘曲线进行Hermite插值得到拼接区域连续曲面;最后对拼接曲面分别进行三角网格化和Laplacian光顺平滑处理以实现网格模型的光滑拼接和融合。由于利用B样条曲线插值待拼接模型边界,本文方法适用于具有各种不同边界情形的网格模型拼接和融合,它不仅仅可以处理平面边界曲线情形也可以处理空间边界曲线情形。结合Hermite曲面插值拼接过渡区域,使得产生的拼接网格能光滑地衔接待拼接模型。实验结果表明,本文方法能够有效地实现三角网格模型的光滑拼接、模型修复和模型融合。     

基于Hermite插值的网格拼接和融合-CIDE2013

网格模型的拼接和融合是3维形状编辑和造型中的一个重要方面。基于Hermite插值技术,提出了一种适用于具有一般边界点空间分布的三角网格模型之间无缝光滑拼接和融合方法。首先查找网格模型待拼接区域的边缘点集,并利用二次B样条曲线插值边缘点集分别得到边缘曲线;然后对边缘曲线进行Hermite插值得到拼接区域连续曲面;最后对拼接曲面分别进行三角网格化和Laplacian光顺平滑处理以实现网格模型的光滑拼接和融合。由于利用B样条曲线插值待拼接模型边界,本文方法适用于具有各种不同边界情形的网格模型拼接和融合,它不仅仅可以处理平面边界曲线情形也可以处理空间边界曲线情形。结合Hermite曲面插值拼接过渡区域,使得产生的拼接网格能光滑地衔接待拼接模型。实验结果表明,本文方法能够有效地实现三角网格模型的光滑拼接、模型修复和模型融合。     

Intuitive 3D Maps for MAV Terrain Exploration and Obstacle Avoidance

Recent development showed that Micro Aerial Vehicles (MAVs) are nowadays capable of autonomously take off at one point and land at another using only one single camera as exteroceptive sensor. During the flight and landing phase the MAV and user have, however, little knowledge about the whole terrain and potential obstacles. In this paper we show a new solution for a real-time dense 3D terrain reconstruction. This can be used for efficient unmanned MAV terrain exploration and yields a solid base for standard autonomous obstacle avoidance algorithms and path planners. Our approach is based on a textured 3D mesh on sparse 3D point features of the scene. We use the same feature points to localize and control the vehicle in the 3D space as we do for building the 3D terrain reconstruction mesh. This enables us to reconstruct the terrain without significant additional cost and thus in real-time. Experiments show that the MAV is easily guided through an unknown, GPS denied environment. Obstacles are recognized in the iteratively built 3D terrain reconstruction and are thus well avoided.     

移动机器人基于多传感器信息融合的室外场景理解

本文研究了移动机器人多传感器信息融合技术,提出一种融合激光测距与视觉信息的实时室外场景理解方法．基于三维激光测距数据构建了高程图描述场景地形特征,同时利用条件随机场模型从视觉信息中获取地貌特征,并以高程图中的栅格作为载体,应用投影变换和信息统计方法将激光信息与视觉信息进行有效融合．在此基础上,对融合后的环境模型分别在地形和地貌两个层面进行可通过性评估,从而实现自主移动机器人实时室外场景理解．实验结果和数据分析验证了所提方法的有效性和实用性．