基于Mipmap的大规模地形绘制算法与仿真

研究大规模地形与纹理数据动态可视化算法与仿真问题。针对大规模地形与纹理数据动态可视化实时显示难题,提出一种基于Mipmap的大规模地形动态绘制算法,实现模型数据库组织与管理的高效性、场景调度的实时性,以北京市地形数据为仿真模型,实现大规模地形与纹理数据动态可视化算法与实时仿真。上述算法在Mipmap技术的基础上,首先利用双线性内插算法把离散的原始数据生成规则网格DEM,然后采用四叉树结构的LOD算法简化海量地形和纹理数据,最后使用四队列分页调度、基于视域的LRU算法释放内存、多线程并行处理的场景优化策略来进行动态调度和绘制。结合OSG和Open GL渲染引擎,将基于Mipmap的大规模地形绘制算法应用在北京市地形绘制中,仿真结果表明,上述算法比传统的CLOD地形瓦片绘制算法,具有更快的渲染绘制速率,并且能够快速绘制北京市地形数据和在不同场景下进行快速浏览。     

一种基于GeoMipMaps的大规模地形实时可视化方法

针对海量地形数据无法一次性载入内存进行实时渲染的问题,本文提出一种高效的大规模地形场景实时可视化方法。该方法对GeoMipMaps算法进行了改进,利用地形数据分块技术和多线程技术来实现数据的动态调度。同时,利用LOD技术和视域剔除技术减少需要绘制的三角形数量;运用VBO技术将经常使用且不频繁变动的数据保存在显存中,避免大量数据在渲染时频繁地从内存传输到显存,从而达到实时渲染的效果。实验结果表明,该方法能有效地提高地形漫游的效率和可视化结果,实时地生成大规模地形。     

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。     

面向计算机程序的可视化综述

计算机程序是由开发者使用编程语言编写、被计算机识别并执行的一系列指令.大型程序源代码通常逻辑复杂,句法抽象,造成较大的认知困难.计算机程序可视化以直观形象的方法呈现计算机程序的代码结构、执行过程和运行结果,增强用户理解和调试程序的能力.从程序执行流程出发,根据程序执行的前、中、后3个阶段分析其可视化目标,并介绍已有可视化方法.在程序执行前阶段,使用可视化对代码组织和潜在异常进行多层级、多维度的展示;在程序执行中阶段,利用可视化辅助算法理解、运行调试和状态监测;在程序执行后阶段,运用可视化进行性能评估优化和异常检测.介绍程序可视化在在线编程调试、算法可视化等多种应用场景下的实际应用案例.最后,总结程序可视化现阶段工作的分类以及存在的不足,并指出高泛化性的算法理解可视化和教育领域的运行调试可视化等是未来工作的研究方向.     

大规模地形实时可视化算法

提出一种实现大规模三维地形可视化的算法。该算法主要通过地形数据分块和多线程数据动态调度技术实现海量地形数据的实时动态调度,利用四叉树结构来简化地形网格,通过引入Y型基元的方法消除边界裂缝。实验结果表明,采用该方法可以实时生成大规模地形,提高地形漫游的效率与可视化效果。     

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.     

一种基于四叉树结构的动态多分辨率地形模型

结合油田可视化项目,文章根据三维地形可视化中利用四叉树存储DEM数据的方法,提出了一种与视点相关的动态多分辨率地理模型的构造算法,主要讨论了该模型的多分辨率地形表示机制以及动态地形简化方法和评价函数等问题,试验结果表明,文中的算法达到了预期目的,能应用于地形场景的三维可视化和漫游。     

程序调试中的树形结构演变可视化模型

树形结构作为一种非线性数据结构,在程序执行过程中的演变过程较为抽象,尤其是在对其进行加工型操作时,容易发生内存泄漏。针对编程初学者难以掌握树形结构的逻辑演变过程,以及在程序中发生内存泄漏错误时调试较为困难的问题,文中提出了一种对程序调试过程中树形结构的演变过程进行可视化呈现的处理模型TEVM(Tree Evaluation Visualization Model)。针对单个可视化程序在调试步骤前和调试步骤后的两个树形结构,设计了一种将树形结构转换为线性表示的结构对比算法,得出了它们的包括泄漏树在内的结构差异;同时设计了一种树形结构布局方法,并计算它们的布局差异。根据结构差异和布局差异生成可视化演变序列,调用绘图引擎对该序列进行解析和执行,从而完成对树形结构及其演变过程的动态、平滑和直观的可视化呈现,帮助编程初学者快速理解树形结构相关程序的执行过程,提升调试效率。将TEVM模型集成于一个面向编程实训教学的集成开发环境原型Web AnyviewC中,取得了较好的应用效果。     

三维河床地形可视化浏览系统研究与实现

主要讨论了如何利用改进的离散数据网格化方法快速实现离散地形数据预处理。详细介绍了在综合运用改进的离散数据网格化算法、三维地形建模、真实感图形绘制、三维坐标查询以及人机交互等三维可视化相关技术的基础上,利用OpenGL基本函数编程技术开发三维河床地形可视化实时浏览系统的具体过程。通过三维河床地形可视化浏览系统,可以直观、真实地表达河床地形的三维信息及综合特征,为河床演变分析提供了一个科学有效、简便直观的可视化分析途径。     

单链结构实时识别及可视化布局算法研究

数据结构可视化技术是程序理解与调试的一种重要支撑。为解决其中一类应用广泛的数据结构--单链结构的可视化问题，提出一种实时识别与可视化布局算法。首先根据结点入度、主前驱指针和次前驱点集合等结点属性变化对单链结构特征变化的影响，对程序执行过程中的单链结构进行实时识别；然后结合基于图标的静态可视化技术以及动画技术，建立面向单链结构的可视化动作集合及可视化布局方法，形成与程序执行过程步骤实时对应的单链结构可视化表达。最后将该算法应用于新一代集成开发环境AnyviewC的研发与实践中。     

一种大规模地形可视化的平滑调度算法

提出一种适于大规模地形绘制的光滑调度算法.采用四叉树分块结构和Z 型填充曲线组织地形数据,利用地形数据的局部连续性提高调度效率;设计一种内存空间分配算法调度地形数据,实现对恒定帧速率绘制算法的支持;通过可控调度区实现调度优先级计算,在内存空间需求和调度时间需求之间取得平衡;采取预估调度的策略实现平滑调度并有效减少绘制中的缺块现象.算法实现了地形场景漫游中的数据平滑调度,有效地避免了因内外存大数据量交换而引起的显示延迟和跳跃现象.实验结果表明,利用平滑调度算法,数据调度的准确性和稳定性有了较大提高,在地形漫     

利用可编程GPU实现大规模地形场景的高性能漫游*

对已有算法进行了综述,并针对数据动态调度、自适应网格模型的生成以及数据的组织与数据裁剪等方面进行了研究并提出改进方法,设计了一种基于GPU编程实现的大规模地形场景的实时绘制与漫游算法。利用GPU端完成地形网格更新、地形块的自动选取、高度图和纹理图采样等大部分计算工作,大大减轻了CPU端的计算负载。实验表明,该算法实现简单,内存开销较少,有效提高了地形绘制的效率,适于大规模地形场景的实时高效漫游。     

基于运动估算的多分辨率地形分块调度方法

针对常用的基于视点位置进行地形分块调度方法存在可视窗口固定、调度范围和时机不能根据视点运动特点进行调整而导致内存利用率低的问题,提出一种基于运动估算的地形分块调度方法.以数据密度为标准进行多分辨率地形划分,结合四叉树和二维矩阵对地形分块建立空间索引,重点研究以视点位置、视线方向、视点运动向量和地形分块数据量为参数的调度方法;通过计算预加载区域和卸载区域的地形分块,实时更新其调度范围和调度时机.实验结果表明,与基于视点位置的方法相比,该方法平均能提高3～4倍左右的内存有效数据比例和绘制帧速.     

Scheduling GEN_BLOCK Array Redistribution

This article is devoted to the redistribution of arrays that are distributed in a GEN_BLOCK fashion over a processor grid. While GEN_BLOCK redistribution is essential for load balancing, prior research about redistribution has been focused on block-cyclic redistribution. The proposed scheduling algorithm exploits a spatial locality in message passing from a seemingly irregular array redistribution. The algorithm attempts to obtain near optimal scheduling by trying to minimize communication step size and the number of steps. According to experiments on CRAY T3E and IBM SP2, the algorithm shows good performance in typical distributed memory machines.     

一种解决访存调度问题的改进蚁群优化算法

存储器的访问调度策略是复杂的,不仅仅要考虑具体的电路时序参数,还有访存节拍数。在分析DRAM的特点以及访存调度策略的基础上,考虑DDR3时序规范,提出一种改进的蚁群优化访问调度策略。采用不同的trace作为测试,同贪婪式调度算法作比较,该算法可以有效降低平均总延迟、提高带宽利用率。     

多核环境下内存数据库并发调度技术优化研究

对多核环境下内存数据进行并发调度,可以减少计算机宕机次数和数据切换时时间,提高数据并发调度精度,增加数据操作平稳性;当前的内存数据并发调度方法是利用PrebuiltTrigger对内存数据进行并发调度,在调度过程中,没有设定具体的内存数据调度目标,导致内存数据库中的数据因此错乱无序,存在数据并发调度精度低的问题;为此,提出一种基于Linux的多核环境下内存数据并发调度优化方法;该方法首先采用IACT算法对影响调度进行的数据和内存数据库中相似或重复数据进行清洗,然后以清洗的数据为基础,利用启发式算法对其进行数据特征选取,依据多属性决策理论对内存数据并发调度的最优路径属性权重集合进行计算,以其结果为依据,计算调度最优路径的偏差值,最后利用最小偏差值,建立调度最优路径线性规划模型,对每条调度路径的综合决策属性值进行排序,由此得到调度的最优路径,完成对多核环境下内存数据的并发调度;实验结果证明,所提方法可以对多核环境下内存数据进行高效率地并发调度,提高了数据调度精度,增加了内存数据的可循环利用性,为低开销的内存数据调度提供了支撑。     

基于多目标全局约束的任务分配和调度算法

针对嵌入式系统中大多数任务执行算法不考虑目标成本问题,提出了一种基于多目标全局约束的任务分配和调度算法。算法使用约束逻辑编程来对任务执行资源如处理单元、通信设备以及代码和数据存储量的使用进行多目标全局约束。算法假设ROM和RAM分别用于代码存储和数据存储,算法还考虑数据在数据存储器中的位置。实验结果表明,尽管在多个约束条件下,提出的任务分配和调度算法无论在代码存储和数据存储量使用方面,还是在对任务有效求解方面都能取得比普遍采用的贪婪调度算法更好的结果。     

Memory access schedule minimization for embedded systems

The growing gap between microprocessor speed and DRAM speed is a major problem that computer designers are facing. In order to narrow the gap, it is necessary to improve DRAM’s speed and throughput. To achieve this goal, this paper proposes techniques to take advantage of the characteristics of the 3-stage access of contemporary DRAM chips by grouping the accesses of the same row together and interleaving the execution of memory accesses from different banks. A family of Bubble Filling Scheduling (BFS) algorithms are proposed in this paper to minimize memory access schedule length and improve memory access time for embedded systems.When the memory access trace is known in some application-specific embedded systems, this information can be fully utilized to generate efficient memory access schedules. The offline BFS algorithm can generate schedules which are 47.49% shorter than in-order scheduling and 8.51% shorter than existing burst scheduling on average. When memory accesses are received by the single memory controller in real time, the memory accesses have to be scheduled as they come. The online BFS algorithm in this paper serves this purpose and generates schedules which are 58.47% shorter than in-order scheduling and 4.73% shorter than burst scheduling on average. To improve the memory throughput and further reduce the memory access schedule, an architecture with dual memory controllers is proposed. According to the experimental results, the dual controller algorithm can generate schedules which are 62.89% shorter than in-order scheduling, 14.23% shorter than burst scheduling, and 10.07% shorter than single controller BFS algorithms on average.     

高性能多媒体SoC分组访存调度算法

根据多媒体处理单元的访存特点,提出一种面向高性能多媒体SoC的分组访存调度算法.该算法将访存请求按照访存ID和页地址分组,以访存组为单位进行乱序调度,并通过维护相同ID访存请求之间的顺序保证访存的正确性:综合考虑访存单元的访存效率和服务质量要求,在每个访存单元独立的调度周期内提供最低带宽保障服务.将该分组访存调度算法应用于访存调度装置,实际应用仿真结果表明,与已有基于带宽分配的访存调度算法相比,文中算法在保障访存单元带宽需求的同时降低了访存延迟,并将平均带宽利用率提高了15%.