基于四叉树的三维地形绘制算法

针对当前三维地形虚拟现实研究中存在的难点,参考比较国内外专家提出的多种模型算法,对其中应用最广泛的层次细节模型（LOD）改进。以四叉树结构为基础组织地形数据,采用视点参数和地形本身粗糙程度两种因素相结合构造节点评价算法,并给出算法实现及其网络扩展方案。实验结果证明,该算法在基本保持视觉效果不变的情况下,极大地提高了虚拟地形场景的绘制速度。     

视点相关的实时多分辨率地形显示算法

多分辨率地形技术是实时绘制复杂地形的最有效的工具.在对以往各种算法进行研究的基础上,提出了一种基于二叉树的多分辨率地形优化方法,同时综合考虑视点对节点分辨率的影响;提出了适合于视点变化的节点评价函数,同时改进了裂缝的消除方法.算法对节点的层次细节给予了精确的描述并提高了执行效率.算法在绘制速率和地形真实性之间作了良好的折衷,也符合视点变化的特点,提高了地形的渲染速度,达到了实时交互的目的.     

基于外存的大规模地形可视化框架

为了解决地形模型由于受内存限制而无法进行实时绘制的问题,作者提出了一个有效的基于外存的海量地形数据实时可视化框架,该框架由三层体系结构构成:管理层、调度层、自适应LOD活动地形渲染层.利用该框架进行海量地形的实时绘制,理论上可以达到绘制速度与地形规模基本无关.并给出了该框架一个实现,通过对36块具有500万个三角片的地形进行测试,平均可以达到25帧/s以上的实时绘制速率,验证了该框架的有效性.     

面向数字地球的海量地形技术研究

海量地形技术对于数字地球的实现起着举足轻重的作用．本文探讨了面向数字地球的海量地形技术中的两个关键问题——多分辨率地形的建模与实时绘制以及分布式海量地形的实时绘制.在此基础上提出了混合LOD算法,并给出了分布式海量地形实时绘制的框架．实验表明,采用该框架和混合LOD算法可以解决海量地形的实时绘制．     

一种积雪场景的实时绘制方法

探讨了真实感积雪场景的实时绘制技术。基于四叉树的层次细节模型确定了积雪存储的有效点并使这些积雪有效点自适应地形变化。积雪收集因子的引入使得积雪过程的模拟更加符合地形的特点。在渲染中通过计算每个有效点的法向量增强光照效果,并采用混合方法模拟积雪逐步增多的过程,使积雪产生了厚度感。实验结果也进一步验证了该方法满足了真实感与实时性这两个方面的要求。     

一种视点相关的地形三维实时渲染算法

地形三维可视化过程中Hoppe包围球视区裁剪算法计算距离时,包含了大量的乘除开方运算,效率低下,对部分节点建立的包围球扩大了节点占据的空间,易造成节点误判.针对这些情况,提出了一种新的地形渲染算法.该算法首先根据视图体投影对节点进行粗略判断,然后对相交部分数据块建立节点包围球进行二次判断,避免了节点误判造成的大量分解操作,提高了三维地形实时渲染的效率.     

基于单纯复形的矢量地图多分辨率表示方法

研究了矢量地图中的二维几何图形的多分辨率表示方法,通过分析多维单纯复形在几何图形多分辨率表示中的应用,提出了一种用一维单纯复形进行矢量地图多分辨率表示的方法,同时给出了相应数据结构的编码策略．在该方法中,最低分辨率与最高分辨率的矢量地图数据量之比可达到1：10左右．结合现有矢量地图的多比例尺表示方法,该比例可以进一步降低,另外该方法还可有效地保持矢量地图不同分辨率表示之间的拓扑一致性.     

基于改进四叉树算法的VR场景实时渲染

论述了一种基于四叉树结构的LOD技术对虚拟场景快速渲染的方法,以提高VR场景的实时渲染速度．通过建立四叉树结构将场景分割为规则的多个小块,利用线索法改进了以往递归遍历四又树的过程,提高了遍历速度．对于边界的裂缝处理,文中采取将距离闽值加入到节点评价系统中,通过缩减边和剖分的方法将其消除．通过实验分析了此算法的效率．     

基于四叉树结构的地形可视化建模

介绍了一种可行的大规模地形动态三维可视化的实现方法。结合实际地形高程数据,采用四叉树结构来组织地形顶点,应用视相关的动态层次细节技术来减小系统实时运算量。探讨了裂缝消除的方法,实现了基于普通PC机的视点漫游和实时绘制功能。     

基于改进四叉树算法的VR场景实时渲染

论述了一种基于四叉树结构的LOD技术对虚拟场景快速渲染的方法,以提高VR场景的实时渲染速度.通过建立四叉树结构将场景分割为规则的多个小块,利用线索法改进了以往递归遍历四叉树的过程,提高了遍历速度.对于边界的裂缝处理,文中采取将距离阈值加入到节点评价系统中,通过缩减边和剖分的方法将其消除.通过实验分析了此算法的效率.     

基于GPU的大规模地形实时漫游系统的研究

为了解决地形绘制受制于CPU计算能力的问题,采用可编程图形处理器(graphic processing unit,GPU)来处理多分辨率地形的构造、小波逆变换、动态法线计算等绘制流程计算量比较大的负载,采用客户端数据缓存和数据预取策略,实现了多用户网络地形漫游时绘制质量的控制,实验证明该方案满足了大规模地形漫游的需求.     

基于地形约束的多尺度DEM融合

为获得更高质量的数字高程模型（digital elevation model,DEM）数据,提出了一种基于谷脊线作为地形约束的多尺度DEM融合方法。以雷达测高数据SRTM(shuttle radar topography mission)与激光测高数据GLAS(geoscience laser altimeter system)为辅助源校正的光学高程数据ASTER(advanced spaceborne thermal emission and reflection radiometer)作为低分辨数据,以商业卫星雷达测高数据WorldDEM作为高分辨数据,通过地表水流模拟方法分别提取两者谷脊线,再利用较高分辨率数据的地形细节作为较低分辨率数据重建的先验信息,实现高分辨率数据对低分辨率数据的引导,最终融合得到兼具广覆盖范围和高分辨率的DEM数据。模拟和真实数据试验表明,多尺度DEM融合方法在评价指标和地形细节恢复上均优于所提及的其他经典方法,说明该方法对于DEM数据质量的提升是有效可行的。     

基于TMS的数字孪生城市分层影像数据实时绘制方法

三维地形绘制在军事、农业、交通、智慧城市等众多行业中应用广泛,其中影像数据的处理方式主要采用空间网格划分和建立不同层级的瓦片数据。为了提高三维地形的分辨率,切割的瓦片数量呈指数增长,海量瓦片数据的访问、索引和绘制都是需要攻克的技术难题。本文提出了一种基于TMS的分层影像数据实时绘制方法以解决这些问题,并解决不同层级影像衔接处出现严重色差的问题。在该方法中,构建了不同影像层的服务对象,并实现了大量数字孪生城市分层影像的层级、顺序、位置的灵活控制管理。同时,根据视口中的加载瓦片的相对优先级,存入高、中、低三个队列,以加速瓦片数据的调度与绘制。为了加速影像瓦片索引获取,根据视口内的瓦片矩阵范围计算屏幕像素大小,获取影像瓦片的初步层级后与当前文件资源的层级比较确定影像的最终层级,然后计算视口内影像瓦片的索引和根据经纬度、层级计算行列号,从而形成影像资源的请求路径。最后,在多层影像绘制过程中,根据影像层级大小依次从最底层开始两两图层依次混合,得到正确的混合结果。本文针对实际应用中的近、中、远景及沿海等多层影像数据进行了三维地形绘制实验,结果表明,在NVIDIA 2070显卡上能够达到300 FPS的高实时性能,并且达到无影像层级色差且高质量的绘制效果。因此,本方法能够灵活地绘制大规模多层级影像数据,构建出数字孪生城市场景的三维地形。     

基于GPU的大规模地形场景实时渲染

结合GPU(Graphic Processing Unit)的特点,以GeoMipMapping算法为基础,提出了一种充分发挥GPU性能的Pateh-LOD地形绘制模型:层次索引模板.层次索引模板通过一组常驻显存的索引缓存序列,隐式地表示地形块细节层次.另外以层次索引模板为基础,在GPU上实现了裂缝消除.通过衔接索引模板扩充层次索引模板,隐式消除了不同分辨率地形块拼接时产生的裂缝.     

基于TMS320C6416的水下微地形实时探测系统设计

结合摆动式单波束超声测距方法,提出了一种基于高速DSP-TMS320C6416平台的水下微地形实时探测系统设计方案,并从硬件、软件上加以实现.通过该系统测到的cm级精度微地形有数据可计算出前端地形的最佳切削深度,从而实现在深海富钴结壳资源开采过程中对采矿头浮动的精确控制,达到最优切削的目的.试验结果证明:该系统能在实验台以50mm/s的速度匀速行走时,实时探测前方地形,并在行程满足设定距离后绘制出三维地形图,误差较小,可以满足钴结壳开采实际要求.     

大比例尺地形仿真中地形建模与实时绘制技术的研究

大比例尺地形环境仿真以TIN DEM为基础,可精细描述复杂的地形环境,但是在建模、实时绘制以及应用等方面都较以Grid DEM为基础的中小比例尺地形环境仿真更为复杂。文章研究了大比例尺地形环境仿真在建模过程中模型与场景的融合问题及实时绘制中TIN DEM的分块问题最后以实践为基础给出优化设计的实例。     

与视点相关的多分辨率三维地形显示

本文提出了一种与视点相关的三维地形多分辨率显示方法,主要讨论了多分辨率表示机制、漫游的实现等两方面问题,并对由于简化而产生的裂缝现象提出解决方案.     

城市复杂地形的多分辨率数据表示

针对城市复杂地形的三维可视化工作,采用扩展规则网格构造地形表面特征,结合树型结构实现数据表示.论证了一种视点相关动态多分辨率地形模型简化的新算法,为实现三维场景的实时显示具有一定借鉴意义。     

基于分块的大规模地形实时渲染方法

将地形数据分块技术、层次细节模型（LOD） 技术、改进的ROAM 算法和数据预取技术等相结合,提出了一种超大规模地形数据实时渲染方法.通过分块策略对规则网格进行区域分割,采用空间填充曲线对分块网格进行多分辨率排列,并建立三角形节点顺序与剖分点之间对应关系的快速检索,实现数据快速调度;视见体投影简化分块裁剪算法降低可见性判断的复杂度,提高了计算效率;改进的四队列ROAM实时构网算法,很好地利用了相邻帧的相关性,有效地提高了渲染速度;基于视点预测、部分数据常驻内存的多线程数据预取实现了场景规模基本不相关的连续LOD实时渲染.实验结果表明,该算法高效可行,适合于海量地形场景的快速渲染和交互漫游应用.     

基于FPGA的实时车牌字符识别方法的研究

通过对车牌图像进行预处理,提取出车牌中字母和数字字符,建立相应的模板.采用多模板匹配算法,在FPGA中实时地实现车牌字符识别.该文对字符识别系统的软硬件设计进行了详细的阐述.实验结果表明:该方法具有较高的识别速度,多模板匹配确保了字符识别的准确率.