高精度高速度曲面建模的3维地表模拟和漫游算法

三维真实感地形场景是生态系统模拟、虚拟地理环境和三维GIS不可或缺的要素,而高精度高速度曲面建模方法可以动态实时构建高精度曲面模型。论文引入高精度高速度曲面建模方法,提出了一种可以动态生成地表模型并实时绘制和漫游三维真实感地表的方法。该方法实时动态建立高精度DEM,结合改进的视点依赖多分辨率绘制方法,随视点改变动态重建并绘制当前DEM。首先建立当前可见场景的DEM,然后通过依赖于视点的简化等处理建立层次细节模型,进行实时场景绘制和漫游,随视点改变,在当前场景基础上动态加点和减点更新DEM及层次细节模型,生成当前可见场景,以次循环。实例测试表明,算法可产生真实感较强的场景,实时漫游效率较高,模拟精确。     

基于图象空间判据的地表模型加速绘制技术

在利用图形绘制实现虚拟现实的研究工作中，为了加速图形生成以保证实时的图形绘制，物体层次细节模型LoD(level of detail)的选择是其最主要的解决办法.其主要原理是根据物体对于观察者的重要性选择该物体绘制的细节.地表模型作为多边形网格模型的一种特殊几何模型，在各种虚拟现实系统中有着重要而广泛的应用.该文通过对地表模型实时生成特殊性要求的分析，提出具有焦点加权因子的基于图象空间误差的、适用于地表模型特殊性的、有效的加速简化方法.以焦点和显示面积的有效结合作为物体重要性评价尺度，有效地简化了地表模型的绘制.同时，算法结合均匀网格模型的多分辨率细节层次模型，以“块”作为地表模型大面积简化的空间单位，加速地表模型的简化操作，以实现较为复杂的地表模型的实时绘制.     

矩形二叉树实现海量地形数据组织与管理

针对海量地形数据组织与管理,提出了一种矩形二叉树模型和无指针数据索引相结合的地形数据组织方法。矩形二叉树模型很好地保证数据的连续性,依据二叉树编码设计的无指针数据索引实现数据块的快速准确定位。此外,简化视见体的可见性判断和数据预取策略,实现可见数据的动态管理。实验结果表明文中的方法能够实现真实感海量地形数据的实时可视化。     

一种基于块和视点相关的大范围地形简化方法与实现

文章简要总结了LOD进行地形简化的一般方法,介绍了一种通过稀疏采样技术实现LOD自动生成的算法。结合DEM均匀网格模型,以“块”作为地表模型大面积简化的空间单位,同时考虑了视点视向相关因素的影响,建立了多LOD数据结构保存各层模型,大大降低了大范围地景的复杂度和计算量,有效地简化了地表模型的绘制,提高了地景生成效率。该方法通过VisualC++6.0和OpenGL编程实现了一个三维的复杂地景生成系统,进一步验证了算法的有效性。     

适应地形实时生成的地形数据简化

出于对大范围地形场景实时生成的需要，提出了一种地形数据简化的方法。首先基于“分而治之”思想给出规则数据分割的概念，并给出数据分割算法，然后通过将地形数据的高度值解释为二维图像元素的灰度值，把地形数据变成平面图像，再利用数字图像处理的方法获得地形特征，提出了两种地形分类简化模型，即基于熵的地形类型划分模型和基于DEM数据统计特性的地形类型划分模型，最后比较了不同地形特征的数据简化结果。     

虚拟战场环境中地形场景的实时简化技术

三维地形场景实时简化是构建虚拟战场环境中的基本问题,本文论述了一种基于限制四叉树的地形简化算法,实现对规则格网DEM的连续多分辨率表示,结合实时消隐技术,减少场景绘制的三角形数目,提高了大规模DEM地形场景的实时可视化和动态交互的速度。     

基于环约束的虚拟人动态LOD技术

针对虚拟人体模型及其运动序列提出一种简化方法．首先在人体骨架节点（关节）等基本模型表面附近添加环形约束，结合Qslim算法生成基本简化模型；其次利用顶点混合方法从基本简化模型生成简化序列．实验结果表明。该方法可生成逼真的简化运动序列，且在简化过程和LOD控制过程中均独立于具体运动序列，适合规模群体的实时驱动．     

基于分块Morton压缩和混合生成准则的地形简化方法

针对利用Morton编码规则压缩数字高程模型(DEM)数据存在的只适用于较平缓地形的问题,提出了基于地表粗糙度的Morton分块压缩方法.在地形分块时采用二级划分方法,只对地表粗糙度比较小的地形块编码压缩,减少数据读取及编码数量,提高压缩速率;在建模部分,首先对基于地形局部熵的生成准则进行改进,形成一种视相关局部熵生成准则,利用此准则对近处地形进行简化,然后将此准则与Phong光照模型相结合形成一种混合生成准则,用Phong光照模型对远处地形简化.实验结果表明,采用文中方法可以在有效地减少绘制三角形的同时保留地形局部细节,提高了地形可视化效果.     

基于故障图模型的故障诊断方法研究

在复杂系统故障诊断中，为了解决故障树模型过于简单和现有故障图模型过于复杂而且分解简化比较困难的问题，在故障树模型的基础上进行拓展，提出了具有扇入节点和层次节点的有向无圈的故障图模型，阐述了基于该模型的故障诊断和故障影响预测原理，并且给出了基于该模型的一系列相关预处理方法及算法．它们包括：生成子树库和生成可探测节点路径库的预处理方法、故障诊断推理算法和故障影响预测算法等．     

实时车载导航电子地图研究

针对经典交通网络模型的缺陷，提出一种实时交通网络模型，详细介绍了该模型的数据组织和跨地图应用方式，包括基于该实时网络模型的邻接矩阵算法的改进，并最终将计算模型反映到导航数据结构的设计方案之中，使数据格式具备了区别于其它导航数据的独特优势。     

基于数据库的大地形可视化关键技术研究

地形可视化在GIS、虚拟现实等方面有着广泛应用。论文基于Oracle数据库技术,将DEM数据分块、与视点相关的LOD等技术相结合,采用四叉树遍历高程数据,并给出一种误差控制方法,在PC上实现了对海量地形数据的实时漫游。     

线性四叉树在基于LoD的地表模型绘制中的应用

文章围绕三维可视化技术中的地表模型加速绘制方法进行了分析与探讨,针对传统绘制方法中所存在的不足之处,提出了一种新的基于线性四叉树的接边处理方法。其主要思想是:在基于LoD技术的地表细节层次模型的绘制方法的基础上,结合线性四叉树在邻域搜索上的特性,就能消除绘制中易出现的“裂痕”现象。     

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。     

嵌入式实时系统的软件需求检测

以需求描述模型HRFSM(hierarchical finite state machines based on rules)为基础,提出了一个嵌入式实时系统软件的动态执行模型(dynamic execution model,简称DEM)和基于该模型的检测方法.由于DEM能将控制流、数据流和时间有效地集成为一体,故提出的检测方法能检测嵌入式实时系统的软件需求的一致性和完全性.该检测方法由3种侧重点不同的检测形式组成,并能在检测过程中提供一些重要的检测信息.分析员可以利用基于该检测方法的工具灵活地对嵌入式实时系统的软件需求进行检测,以提高分析和检测软件需求的效率.     

高性能快速地形漫游算法

高性能地形漫游是GIS、虚拟现实及军事模拟中的研究热点。大规模地形算法一般都是通过将部分数据常驻内存,并采取各种方法来简化地形、,加速绘制。该文通过对地形分块,使用背面剔除及改进的视点误差来进行LOD细节层次处理;。提出基于屏幕误差包围盒的地平线遮挡剔除技术,提高算法的效率;。采用内存映射文件方式进行DEM数据的加载,实现高性能海量数据的处理。     

由矢量等高线数据生成DEM数据的简易方法

当前由等高线数据生成DEM数据的方法大部分都存在算法复杂,实现困难等特点。文章描述了一种通过矢量等高线生成DEM数据的简易方法。通过将等高线网格化然后再进一步进行横向和纵向的插值,生成DEM数据。该方法具有简单易行,适用于精度要求不高的场合。而且对硬件的要求也不高。生成的DEM数据很容易转换成三维模型。     

综合地形环境建模与数据库实现

该文分析了现代军事仿真系统对地形环境数据的需求，采用面向对象方法构建了地形环境数据模型，根据地形环境数据模型设计了基于有向无环图结构的综合地形环境数据库，将各种仿真子系统所需的地形环境数据集成在一起，有效地解决了不同仿真应用中地形环境数据的一致性、相关性和多分辨率的问题；通过将综合地形环境数据库映射到SEDRIS表示，促进了地形环境数据的重用和共享；该文还介绍了综合地形环境数据库的数据源，分析了地形环境数据库的生成流程，最后提出了一种OpenFlight格式地形环境数据库的实现方法，节约了数据库的开发成本。     

Scalable 3-D Terrain Visualization Through Reversible JPEG2000-Based Blind Data Hiding

In this paper a new method is presented for 3-D terrain visualization via reversible JPEG2000-based blind data hiding with special focus on data synchronization and scalability. Online real-time 3-D terrain visualization involves considerable amount of data. The process is essentially the mapping of the aerial photograph, called texture, onto its corresponding digital elevation model (DEM) implying at least two distinct data inputs. The presence of large disparate data necessitates a compression strategy on one hand and the integration of the DEM and texture into one unit on the other. Whilst the compression must accommodate the scalability requirement originated by the diversity of clients, the unification of data ought to be synchronous. For scalability this paper relies on the multiresolution nature of the DWT-based JPEG2000 standard whereas the synchronized unification of DEM with the texture is realized by the application of a perceptually transparent data hiding strategy in the DWT domain. The proposed method is blind in the sense that only a secret key, if any, and the size of the original DEM are needed to extract the data from the texture image. We believe that this is one of the pioneering methods to propose scalable embedding of DEM in the texture image. The method is cost effective, in terms of memory and bandwidths, which is an advantage, especially, in real-time environments when quicker transfer of data is required. The results of a 3-D visualization simulation effected with our method were encouraging and gave a useful insight to the effectiveness of our method in various bandwidth scenarios.      

基于激光雷达地形测绘建立DEM模型

地形测绘技术在地理信息系统及地形辅助导航中起着相当重要的作用,当前地形测绘技术已由过去的人工测绘发展为利用多种手段进行自动测绘。其中利用机载或星载激光雷达进行测绘是一种先进的测绘手段,目前在国际上已普遍采用。该方法与传统的人工测绘比较,具有全天候、精确性高、实时性强等诸多优点。主要介绍了利用机载激光雷达并结合全球卫星定位系统、惯性导航技术建立地形高程模型的一种新方法。该方法在带状地形的测量方面具有较好的精度和效果。     

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。