基于局部熵和四叉树结构的地形简化算法

地形实时简化在三维地形可视化和虚拟现实的应用中是非常重要的,为此提出了一种基于地形局部熵的实时地形简化算法,该算法采用四叉树结构进行地形简化,并使用局部熵作为误差测度来提高简化结果的质量,在四叉树结构“裂缝”的消除方面,采用更加合理的数据结构来提高算法的效率,实验结果表明,该算法具有实时,高效的特点,可以满足三维地形可视化和虚拟显示应用中地形实时简化与显示的要求。     

基于蝶形细分自适应算法的三维地形仿真

基于格网法提出了蝶形细分自适应算法进行三维地形模拟,以原网格顶点的法向量为约束条件,通过对初始三角形控制网格进行多阶曲线迭代插值的非静态细分,实现几何造型.插值点的计算依据网格的局部几何特征,根据三角形网格上顶点的平坦度进行有选择性的自适应细分,同时对细分过程中产生的曲面裂缝加以弥补.地形仿真实例显示新的自适应细分方法可以很好地继承原始网格的形状特征,在曲面的光滑度和真实性上更加完善,加快了图形处理的速度.     

道路模型与TIN地形无缝融合算法研究

结合道路实时三维可视化系统的研发,本文提出了道路模型与TIN地形模型无缝融合的总体思路,并对融合过程中的几个关键算法进行了优化和改进.采用网格索引来组织地形数据,利用方向线段来优化查找点所在三角形算法,对约束多边形嵌入算法进行了优化和改进,并针对道路边界为任意多边形的特点,提出了快速删除道路边界多边形内的地形三角形的方法.经实例验证,本文提出的道路模型与地形模型无缝融合算法高效、稳定,可以满足实时三维可视化系统需要.     

基于ROAM算法的动态地形可视化研究

地形可视化是战场环境可视化仿真系统的重要组成部分,动态地形可视化是动态战场环境可视化仿真的重要内容.介绍了现有的地形可视化算法及其思想,包括几种主流的多分辨率实时地形可视化算法.重点分析了ROAM算法的网格表示方法、网格连续性算法和误差度量方法.在现有的实时静态多分辨率算法中,ROAM算法是最易于扩展为实时动态多分辨率算法的算法.分析了动态ROAM算法[1]的思想,通过改进静态ROAM算法的网格表示,建立了一种适用于动态地形ROAM算法的半规则网格;通过引入过渡区,解决了动态半规则网格的连续性问题;建立了基于ROAM的动态地形可视化算法.最后通过一个动态壕沟的实例验证了算法的可行性.     

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.     

基于重要目标区的三维地形快速渲染方法

三维地形的显示需要绘制大量的三角形网格,为了提高地形显示速度目前广泛采取了三角形网格简化技术。针对弹道导弹作战区域地形的特殊性,提出了一种基于重要目标区的网格简化方法。从BMP位图读取地形高度信息,以四叉树保存网格数据,按照区域重要性静态确定地形网格疏密程度。并采用DirectX平台,实现了导弹战区三维地形显示,提高了渲染效率。     

基于约束误差判据的动态地形可视化算法

在动态地形可视化中,误差判据决定着每帧需要绘制的三角形结点个数, 决定着渲染地形的真实度和算法效率。常用的屏幕误差计算方法,在实时绘制阶段为避免 T-连接和裂缝的生成,需要大量的维护工作并产生大量冗余三角形,不利于地形的实时绘制。 论文利用局部地形粗糙因素约束嵌套误差判据球,能较好的体现地形的局部细节,同时减少 平坦地区冗余三角形的产生。并利用延迟判断的帧间连贯性减少实时绘制时的计算量,进一 步提高算法效率。实验结果表明,利用带约束的误差判据的动态地形可视化算法能够有效减 少冗余三角形,在体现地形真实效果的同时有效提高算法效率。     

基于分块地形的混合数据结构三维公路建模

为了权衡三维公路建模中数据高精度性以及渲染高效性的矛盾,在地形分块基础上提出了一种在场景中规则网格与不规则三角网并存的混合数据结构三维公路建模方法。此方法结合规则网格与不规则三角网两种地形表示方式的优缺点,若地形子块有公路覆盖,则利用Delaunay三角网方法精细绘制,否则基于规则网格LOD(细节层次)绘制,以此来提高渲染效率。针对此混合结构产生的块间裂缝问题,提出了对低细节层次节点增点的修补方案,以及针对此方法的特点提出了基于有向线段与增量步长的地形镂空算法,实现了地形与公路的无缝融合。实验结果表明,该方案可有效适用于三维公路设计。     

基于LOD的自适应无裂缝地形渲染

提出了一种新型三角形簇作为GPU的图元绘制单元,结合LOD技术实现了自适应的无裂缝地形渲染.该三角形簇,称为N-簇,分为8种基本类型,不同尺寸和位置的地形网格块都可以通过这8种基本类型进行缩放和平移得到.采用二叉树数据结构组织N-簇,每个二叉树节点对应一种N-簇,同时存储了N-簇的缩放及平移.结合八边形误差算法进行场景LOD的构建,避免了不同LOD层次间过滤产生的T-连接.由于大规模地形的高程数据量及纹理数据量非常庞大,不能一次性载入内存,采用四叉树数据结构分块组织高程数据和纹理数据,在程序运行时进行数据块的动态加载.实验结果表明,N-簇提高了地形三角形网格的绘制效率,同时,整个算法能自适应地进行无裂缝地形渲染,并能满足大规模地形场景实时绘制的要求.     

飞行模拟器视景系统中实时地形的研究与实现

对飞行模拟器视景系统中地形的生成算法进行了研究.为兼顾地形的渲染逼真度与渲染效率,采用LOD(Level Of Detail)算法分割地形网格,同时通过添加修补三角形的方法解决了创建渲染三角形过程中产生的地面撕裂现象.地面的类型和陆地的高度信息使用256色位图来存储,并为地面贴上相应的纹理增加地形的真实性.为进一步提高渲染效率,将地形分块,实时渲染视野范围内的地形块,得到了比较满意的效果.     

一种大规模地形的高效绘制算法

大规模地形的实时可视化是仿真和虚拟地理环境系统的重要问题。文章提出了一种基于规则网格的视点相关的地形模型实时生成及绘制算法。该算法采用类似于纹理多重映射的技术,以屏幕误差作为细分的依据,通过基于地形小块的自顶向下的细分来实时生成地形连续LO D模型。在PⅣ1.7G、集成显卡、256M B RAM的硬件平台上,本算法可实现对257×257个采样点地形的实时漫游.实验表明,该算法具有较低的时间、空间开销,适于大规模地形的实时可视化。     

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。     

带纹理的三维模型简化算法

三维物体的几何造型中,物体通常用三角形网格来描述.随着计算机建模、仿真,虚拟现实与可视化技术的发展,经常会遇到带有纹理的三角形网格模型的简化问题.为此,提出一种带纹理的三角形网格模型简化算法.该算法中综合考虑了模型几何信息以及纹理信息的全局误差,并通过记录每步边折叠操作来消除累计误差,最终生成在形状和纹理上与原始模型最相似的简化模型.     

基于集群机并行绘制的三角形条带压缩

提出一个适用于集群机并行绘制的三角形条带数据压缩框架--视点连贯性的分片条带压缩(VCPSC),有效地克服了传统几何数据压缩算法存在的问题.VCPSC包括3步核心算法:基于空间和法向连贯性分片方法;基于同心圆全局路径控制的三角形单条带化;ETSC三角形条带压缩算法.通过把每个压缩的三角形条带映射为一个支持随机存取的虚拟三角形,VCPSC实现了几何模型压缩域的基于视点的归属判断和分片随机存取.实验结果表明:VCPSC有效地改善了集群机绘制性能.     

一种新的地物与地形的网格融合方法

三维地形可视化中重要的地物模型需要使用CAD软件（3D Studio MAX/AutoCAD（3D）/MultiGen）构建的模型数据,来逼真表示城市的精细结构、材质特征及地物的内部形态,在将其和地形网格集成的过程中,必须让地物和地形之间实现无缝融合。提出了一种新的地物和地形的融合方法：首先读取地形高度图,利用基于四叉树的LOD技术生成地形网格,其次导入三维地物模型并放置于地形网格某位置,对三维地物模型投影得到地物模型的底面网格边界框及点集,地物边界框对应的地形网格分裂,产生融合位置的地形网格边界及对应点集,根据地物网格边界和地形网格边界的这两个点集以及Delauney三角形限定条件生成三角网,实现网格融合。利用该方法实现了四叉树LOD技术生成的地形和地物的融合,最后讨论了该方法的特点及应用。     

Domino Tiling: A New Method of Real-Time Conforming Mesh Construction for Rendering Changeable Height Fields

In this paper we present a novel GPU-oriented method of creating an inherently continuous triangular mesh for tile-based rendering of regular height fields. The method is based on tiling data-independent semi-regular meshes of non-uniform structure, a technique that is quite different from other mesh tiling approaches. A complete, memory efficient set of mesh patterns is created by an off-line procedure and stored into the graphics adapter's memory at runtime. At rendering time, for each tile, one of the precomputed mesh patterns is selected for rendering. The selected mesh pattern fits the required level of details of the tile and ensures seamless connection with other adjacent mesh patterns, like in a game of dominoes. The scalability potential of the proposed method is demonstrated through quadtree hierarchical grouping of tiles. The efficiency is verified by experimental results on height fields for terrain representation, where the method achieves high frame rates and sustained triangle throughput on high resolution viewports with sub-pixel error tolerance. Frame rate sensitivity to real-time modifications of the height field is measured, and it is shown that the method is very tolerant and consequently well tailored for applications dealing with rapidly changeable phenomena represented by height fields.     

Hardware support for adaptive tessellation of Bézier surfaces based on local tests

Bézier representations have been widely employed as a standard way of designing complex scenes with very good quality results. These surfaces are usually tessellated, in the software application, into triangle models to be rendered. Then, the final image is generated in the graphics card so that its triangle rendering capabilities are exploited.In this work we present an adaptive tessellation algorithm and the corresponding architecture to be implemented in hardware. The objective of the proposal is to avoid the potential bottleneck associated with the transmission of complex triangular models from CPU to graphics cards. The algorithm we propose is based on a layer strip representation method and a new data management that permits generation and efficient storage of the tessellated mesh. The corresponding architecture has to be included as an additional unit at the input of the graphics card. As a consequence, the transmission requirements from CPU to graphics card are greatly reduced as the tessellation is performed in the graphics card. On the other hand, the adaptive strategy employed permits selection of the number of triangles of the final mesh as a trade off between computational requirements and quality of the final mesh. The efficient data management proposed, together with the low storage requirements of the architecture, makes it a good candidate for its hardware implementation and inclusion in future graphics cards.     

基于Hamiltonian三角剖分的三角网格多分辨率表示

三角网格模型的多分辨率表示是几何模型绘制与传输的基础,本文通过三角形之间的拓扑相邻关系将三角网格划分为广义三角形带的集合,然后利用Hamiltonian三角剖分的性质构造三角网格的多分辨率表示。该方法统一了单分辨率网格和多分辨率网格的表示方法,当模型有c个不同分辨率表示时,其编码效率为（logc＋5）bit／vertex。     

动态地形的实时可视化

针对动态地形可视化中的特殊需求，提出了分辨率的动态扩展技术，并给出了实时可视化动态地形的完整解决方案．该方法既消除了地表网格模型中的不连续问题，又能很好地表现地形的形变效果.     

几何数据压缩的一种新算法

本文提出一种几何数据压缩的新算法,其基本思想是在已知物体网格边界的条件下,首先寻找边界的凹点,然后建立网格结点的特殊树结构,即横切面树,并将横切面树中相邻节点内网格结点之间的关系表示为链表（三角形条带）,按契约数结构及链表（三角形条带）编码、存储帮传输网格结点的连接关系,这种算法不同于Gabriel Taubin算法,它具有对顶点坐标、属性坐标及三角形连接关系压缩无损等许多优点。