带约束的基于样图地表纹理合成技术研究

在传统的视景仿真开发过程中,研究人员需要将海量的航空影像照片经过数字化等一系列处理变成可使用的地表纹理,映射在地形表面,生成地景数据库.此法耗费大量人力,而且地景库一经生成就不可再改变,真实性降低.提出一种新的地表纹理的生成方法,以随机生成的高度信息作为约束,不同的地表纹理单元作为样图,采用带约束的基于样图纹理合成算法合成出真实地表纹理图像.实验中,通过改变高程约束和对多种地表纹理进行组合,可以方便快速地合成高质量的二维地表纹理图像.提出的纹理合成的方法,为今后与数字地图相结合开发地景数据库,积累一定的经验.对提高视景数据库的真实性具有实际意义.     

基于相似度的纹理过渡算法研究

为有效解决异种纹理拼接时接缝明显的问题,提出了一种基于相似度的纹理过渡算法.该方法在基于矢量数字地图进行三维地景建模过程中,以异种纹理图像间的颜色及纹理特征相似度作为约束条件,计算融合处理区域的宽度,实现了无重叠区域纹理图像拼接后边缘处的平滑过渡效果.将仿真试验结果与传统拼接算法进行比较,结果表明了该算法在处理异种纹理...     

飞行模拟器动态地景库中纹理过渡算法

针对传统方法构造地景数据库过程中存在的不足进行改进,提出了基于矢量数字地图建立地景数据库的方法,并对其中一种关键算法：二维地表纹理生成中异种纹理过渡算法进行了研究。提出以纹理颜色相似度为约束动态选取过渡区域宽度,实现异种纹理间自然过渡的纹理过渡算法。实验证明,该算法扩展了传统拼接算法的适用范围,解决了异种纹理拼接时接缝明显的问题,在保证了过渡后图像良好视觉效果同时,也提高了运算效率。     

基于视点相关透视纹理的矢量数据在三维地形上的叠加绘制

为了精确、高效地将传统二维矢量数据叠加到三维多分辨率地形上,提出一种基于视点相关透视纹理的叠加绘制算法.首先通过场景视点得到能充分逼近当前地形可视范围的透视投影,然后用该透视投影实时地将二维矢量数据绘制在与地形绑定的纹理上,同时在GPU中并行计算出纹理坐标.与传统的基于纹理的绘制方法相比,视点相关的透视投影能够提高纹理的像素利用率,从而减轻传统方法所产生的走样问题,提高矢量数据的绘制质量;且该算法不受地形几何数据的约束,能够与目前大多数多分辨率地形模型以及影像金字塔很好地结合在一起使用.     

基于L-系统的真实感树木生成算法与实现

为了降低虚拟场景中树木等地物的模拟难度,提出一种基于L-系统的三维树形生成算法。树形采用一种五元组的数据结构进行表示,利用L-系统的文法构图思想,采用多规则文法,简化树形的生成算法,并在该算法的基础上,结合真实纹理和透空树木的生成方法,构造一种真实感三维树木的生成方法,实现三维树木的真实感显示。试验结果表明,树形生成算法简单通用,利用该算法可以有效地模拟多种形态的树木,完全控制树木生成的数据量,可用于大型树木场景的建模中。     

数字地图局部自动生成与半自动编辑

数字地图的局部自动生成与半自动编辑系统由道路编辑模块和房屋编辑模块构成。文章详细描述了各模块中的半自动提取功能的算法，其中道路提取采用了滚球法，房屋提取采用的是基于几何关系的算法。所有半自动提取算法都在图形的基础上操作的，能保证有较好的通用性，不仅可用于纸面地图生成数字地图的开发过程，而且适用于从航空图像开发数字地图等用途。数字地图半自动编辑器已可作为一个独立的系统，在人机交互状态下自动／半自动生成数字道路地图和数字房屋地图。     

二维矢量数字地图的零水印算法

提出了一种新的二维矢量数字地图的零水印算法.该算法选择矢量地图的顶点作为重要特征,把地图按坐标进行平均分块并统计各个分块中的顶点个数,利用变换与加密构造出标志版权信息的水印图.由于该算法不对原始地图数据进行任何修改,这使得传统水印算法的稳健性、安全性和不可感知性之间的矛盾用这种特殊的方法得到了很好的解决.实验结果表明,该零水印算法能够抵抗多种常见的攻击,可以用来对矢量数字地图进行版权保护.     

基于VRP的数字校园建设

以CAD工程数字地图为基础,利用国产VR-Plafform三维互动仿真平台,通过地图处理、3DMAX三雏建模、纹理处理和映射,实现了交互式虚拟义鸟工商学院数字校园三维景现,并对有关技术问题进行了讨论。     

一种数字地图自动生成系统及其拼接技术

针对于纸面地图数字化问题,介绍了一种数字地图自动生成系统的功能原理及实现形式,同时详细研究了大幅数字地图自动拼接问题。通过利用数字地图中的节点信息,同时考虑到拼接图中基本都会存在房屋等多边形的情况,先根据拐点信息取得待拼接图的坐标相对关系,再分多种情况对光栅地图数据文件和矢量地图数据文件分别进行自动拼接处理,从而完成对整个数字地图系统的处理。实验结果表明,基于数字地图下的此拼接方法可有效地减少计算时间及内存使用量,提高处理速度,其拼接结果也准确可靠。     

基于后处理的实时景深模拟与应用

针对虚拟现实系统中的景深模拟问题,提出了一种改进的基于图形处理器(GPU)的后处理景深模拟算法.该算法在场景渲染时将全分辨率纹理图存入离屏缓存区,利用该离屏缓存区的Alpha通道输出每个像素的线性化深度信息;对这个全渲染的场景纹理图作下采样处理,得到原图像1/16大小的图像;对下采样后的场景纹理进行可分离二维高斯滤波,生成模糊的场景纹理图;通过泊松采样方法,在弥散圈内将两幅纹理图基于线性化深度信息进行融合,模拟出了景深效果.最后将该算法应用于一个海上搜救虚拟现实系统.实验结果表明,所提算法较好地仿真了景深效果,改善了传统后处理滤波算法的深度连续性差、亮度扩散等问题,并能满足实时交互需求.     

基于OpenGL与Perlin噪声的3D地形仿真

随着互联网技术的革新与进步, 3D仿真技术在游戏、动漫中的应用愈发显得重要.针对随机中点位移法生成的山体缺乏较好的细节性以及失真性问题,本文提出一种基于OpenGL与Perlin噪声算法生成仿真3D地形环境的方法.传统Perlin噪声算法生成的高程图较为平缓,因此采用分形及湍流算法对高程图进行优化,可以产生明显冲突,更符合山峰的特征.针对地形图像贴图过程中出现的过渡断层现象,采用分层采样策略,使图像呈现更加自然.在光照添加的过程中,提出了多次二分平均算法计算平面法线向量,在山体光线的呈现上有更加圆滑的效果.实验结果表明,该方法可以很好地创建3D地形的三维网格,同时能够表现出良好的仿真效果.     

基于区域特征距离加权的三维地形建模方法

为了提高三维虚拟场景中三维地形真实感效果,提出了基于区域特征的距离加权的三维地形建模方法。首先,根据采样点数据的高程值对采样点数据进行分类,建立分类数据与插值点数量映射关系;然后,结合Diamond-square细分法求取插值点坐标数据,求得距离加权因子;最后,通过判断插值点的区域特征建立距离加权计算方程,以保证插值点间的平滑性和连贯性。理论分析和仿真结果表明,与传统地形建模方法相比,该方法能够提高三维地形的真实感,同时地形绘制速度提高20%。     

Fast generation method of 3D scene in Chinese landscape painting

The three-dimensional (3D) modeling of Chinese landscape painting is of great significance for the digital protection of cultural heritage and the production of virtual reality content. A fast modeling method to create 3D landscape scenes for traditional Chinese painting is proposed in this paper, based on integrated terrain modeling and the water flow rendering algorithm. A height map generation algorithm based on auxiliary lines is first proposed to carry out fast modeling from a simple two-dimensional contour to create a 3D mountain model. A realistic flow simulation that fits the topography is then undertaken, based on a flow chart which is calculated using the particle force in the normal grid of topography, and the theory of smoothing particle hydrodynamics. Finally, a stylistic scene that conforms to the artistic concept of traditional Chinese painting is acquired by optimizing the parameters. The interactive modeling platform of the integrated algorithm is tested in this study, and compared with existing research. Results show the method can achieve real-time rendering and realistic rendering to rapidly generate a 3D scene model consistent with a traditional painting scene, and provide support for the follow up development of virtual reality applications.

     

大规模三维地形生成算法的实施与分析

为了探讨适合于虚拟现实中大规模三维地形生成的算法,文章分析了均匀网格算法和ROAM算法的原理及其特点,基于Molehill渲染引擎采用两种不同的算法实施了地形数据的模拟与绘制。实验结果表明,由于ROAM算法可根据视点的位置动态地计算模型的细节层次,减少了每帧渲染多边形的数量,所以,提高了大规模地形数据的运算效率,适合于大规模三维地形场景的虚拟建模需求。     

三维地形生成及其可视化处理研究

针对在三维地形处理领域中存在的地形数据获取困难,可视化处理过程复杂真实感效果不强的问题.文中提出了一种三维地形生成和可视化处理的方法,该方法采用分形算法生成虚拟地形数据,然后将其存储为地理信息系统中通用的数字高程数据格式,最后将数据导入三维建模软件Multigen Creator 3.0中,结合网格生成、三维投影和纹理映射等,进行可视化处理.仿真试验表明:该方法能快速获取有效的地形高程数据,经过处理后得到了直观的,真实感较强的三维显示效果图.该文为三维地形生成和可视化处理问题提供了一种有效的、可实现的处理方法.     

基于数字图像处理的海底三维地形重建方法

水下地形匹配辅助导航是目前导航领域研究的新方向,而分析地形匹配算法需要以水下三维数字地图为基础。为了得到满足匹配精度要求的海底三维数字地图,提出了一种利用GeoTIFF格式的海底地形图像重建数字高程模型(Digital Ele-vation Model,DEM)的方法:首先提取图像中的像素颜色信息和地理信息,然后通过数字图像处理技术得到水深数据规则网格,利用插值方法进行平滑处理,最后对海底三维地形进行重建并利用该图进行了地形匹配仿真。仿真结果证明了上述方法是有效地获取海底数字地图手段,为分析海底地形匹配算法提供了基础。     

基于体素渲染的障碍物探测雷达数据可视化

探索一种新的基于体素模型的雷达地形数据三维表示方法,该方法将障碍物探测雷达获取的地形三维回波数据作为体素,通过有约束的自适应分形扩展方法进行空数据的插补,生成连续的三维地形数据,然后由6自由度体素描述方法进行三维模型的映射,解决三维绘制中的场景遮挡问题,最终通过纹理混合的实时渲染方式生成最终的三维地形图像。通过对实际数据验证表明,该方法可生成逼真的三维地形,相比O penGL的绘制方法,提高了雷达数据的可视化效率。