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。     

大区域地形可视化技术的研究

近年来，地形场景的实时绘制已受到人们越来越广泛的关注，目前已经提出的一系列场景加速绘制算法,虽然在不同的应用场合也取得了一定的效果，但都存在着局限性，尚不能满足大区域地形环境的实时高速绘制的要求，而与其密切相关的技术主要涉及到地形多分辨率表示、海量地形数据和纹理数据的分页管理、地形和纹理数据的LOD控制、地形和纹理数据的快速存取和更新等．为了能够对地形场景进行实时绘制，在对大区域地形数据管理和实时绘制技术进行研究和试验的基础上，对构建视相关动态多分辨率模型的方法进行了改进，实现了地形模型多分辨率表示与视相关的有机结合，并提出了一种高效的场景数据存取方法，进而实现了一个整合自适应三角网剖分、地形场景数据分页管理和动态更新等相关技术于一体的地形三维可视化系统，试验结果表明，该算法能够实时绘制地形场景，且质量较好．     

基于GPU的动态地形实时绘制技术的研究与实现

为了有效解决高逼真动态地形的实时绘制问题,提出了一种基于现代可编程GPU顶点纹理获取(vertex texture fetch,VTF)特性的动态地形实时绘制技术.在研究相关动态地形绘制算法及现代GPU着色器模型的基础上,对基于可编程GPU实现动态地形的技术支持和性能优势进行了分析.最后,以人在松软的地面行走为实例,设计并实现了一个基于GPU顶点纹理获取的动态地形绘制系统.实验结果表明了该技术方案的可行性和有效性.     

一种基于GPU 的弹坑实时绘制方法

为解决动态地形绘制过程中高逼真性与实时性这一矛盾,提出一种基于GPU 的动 态地形实时绘制方法。首先基于Geometry Clipmaps 算法构建地形层次结构,然后在更新过程 中引入真实物理模型与过程纹理映射相结合方法,以使最终绘制的地形达到更为逼真的效果。 为验证该方法的有效性,模拟了炮弹在草地上爆炸形成的弹坑效果,并与基于ROAM 算法绘制 的弹坑效果在绘制三角形数量、平均帧速率及CPU 占用率3 个方面做了对比。实验结果表明, 所提方法能够有效减少绘制的三角形数量,并能获得较高的帧速率及逼真度,满足动态地形绘 制对于高逼真性和实时性的要求。     

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.     

一种视点相关的大规模地形快速实时生成算法

为了解决大规模地形实时漫游过程中,由于不同细节层次模型之间过渡而引起的图像跳变以及图像绘制帧率不高的问题,提出了自底向上的一次性整体构网,网格节点实时更新的建模策略。运用基于块和三角形面片的混合裁剪模式 ,结合简化的高度差投影计算方法,快速选取适合的地形节点 ;然后采用加点、删点、局部更新三种途径对 Delaunay地形三角网进行实时更新。同时在地形漫游过程中实现了对高度差投影限的自适应控制。仿真实验表明,该算法有效地避免了图像跳变现象,与同类算法相比 ,具有较高的图像绘制帧率,特别适合大规模地形的近距离     

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。     

一种视点相关的多分辨率地形实时绘制方法

本文提出了一种基于视点的地形分块策略，并以四叉树结构来组织地形分块，提出了一种利用受限四叉树对地形网格实时剖分的改进算法，实现了与视点相关的连续多分辨率地形网格的简化和实时绘制。     

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。     

基于视角的可视区动态裁剪算法研究

讨论了地形绘制中可视区裁剪技术及基本原理，提出一种地形实时绘制中基于LOD技术的可视区裁剪方法。该方法通过设定分辨率级别，动态建立与各分辨率级别相应的视图体和地形节点包围球，有效地判断地形节点与视图体的关系，快速的建立LOD模型。     

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。     

基于GPU编程的地形可视化

由于地形模型固有的复杂性,致使计算机硬件水平一直难以满足大规模地形模型的实时显示需求。为了在现有的硬件水平上实现地形模型的快速绘制,在对传统的ROAM算法进行改进的基础上,提出一种基于GPU编程的地形可视化算法,实现了视点依赖的大规模地形的快速可视化。该算法首先基于改进的ROAM(real-time optimallyadaptive meshes)算法生成视点依赖的优化连续LOD模型;然后用GPU编程计算顶点的变换、法向量、纹理坐标、纹理采样和面元光照;最后完成地形的着色。实验结果表明,利用GPU编程不仅能有效提高算法速度,而且能实现较大规模地形的实时漫游。     

Dynamic Terrain Visualization Based on ROAM and OGRE

Terrain Visualization is an important part of visualization systems of battlefield, and the visualization of dynamic terrain is also important for dynamic battle environment. In this paper, special attention has been paid on real-time optimally adapting meshes （ROAM） algorithm, which is a candidate for dynamic terrain, and its mesh representation, mesh continuity algorithm and error metrics are discussed. The DEXTER-ROAM algorithm is discussed and analyzed. By revising the mesh representation of ROAM, a dynamic ROAM algorithm based on partial-regular grid is established. By introducing transition region, mesh discontinuity of dynamic partial-regular grid is resolved. Error metric blocks are removed for computation complexity and culling blocks are introduced to accelerate view frustum culling. The algorithm is implemented in a 3D rendering engine called OGRE. In the end, an example of dynamic crater is given to examine the dynamic ROAM algorithm.     

视点相关的动态ROAM算法研究

三维真实感地形的生成一直是计算机图形学领域中关注的焦点课题。通过系统研究目前比较常用的地形渲染算法,归纳总结出各主要算法的优缺点,重点选择一种适用性比较广的ROAM算法,详细剖析其算法思想,做了一些改进,并运用于实际的三维地形模型渲染中。     

基于ROAM的实时动态地形可视化研究

为了获得逼真的三维漫游效果,在对ROAM算法进行研究和实验的基础上,实现基于二叉树的地形模型连续多分辨率渲染;在地形数据管理上,设计一种分块策略;综合考虑地形粗糙度和视距,提出一种合理的节点评价准则;为有效地消除地形块间的裂缝,设计一种基于邻接关系的强制剖分方法。实验结果表明,该算法在保证真实感的前提下能获得较好的帧绘制速率,实现三维地形的实时漫游。     

基于三角形二叉树的实时大规模地形渲染算法

提出一种大规模地形渲染算法,对大规模地形进行分块,用三角形二叉树表示地形网格,在实时漫游中,通过强制分割和强制合并实时更新网格,充分利用帧与帧之间的连贯性并自动避免裂缝。实验结果表明,该算法可以有效提高ROAM算法性能,能以较高帧速实现大规模地形的实时漫游。     

ROAM算法及其在地形可视化中的应用

三维地形可视化是GIS、计算机仿真、虚拟现实等领域中的关键技术之一,而基于多层次细节的实时优化自适应网格动态地形渲染算法（ROAM）凭借其简单性和可扩展性成为解决海量高程数据地形可视化的常用方法。本文详细介绍了ROAM算法的原理及其特点,进而针对实际应用提出对算法的改进,并进行了具体实现。实验结果表明,使用ROAM技术能
够真实地反映地形面貌。改进后的算法避免了ROAM对视点距离的敏感性,提高了运算速度,能够满足三维地形场景显示的应用需求。     

ROAM动态地形渲染算法的改进

三维真实感地形的生成一直是计算机图形学领域中的焦点课题,研究了基于层次细节的实时优化自适应网格动态地形渲染算法,采用了基于地形块包围盒的可见性投影剔除技术的实时优化策略,提出了嵌套包围球方法和屏幕空间误差法相结合的优化算法来改进误差判据,以提高地形绘制的快速性,给出了该层次细节模型在地形渲染中的实现方法。实验证明,通过对实时优化自适应网格算法的实现和优化,在保证一定的地形渲染效果的前提下,减少了开销同时提高了实时渲染速度。     

基于二叉树和GPU的无缝地形场景渲染方法

设计了一种基于图形处理器(GPU)的无缝地形渲染方法。该方法基于二叉树构建多层次地形网格,该网格用基于行、列号的地形模板表示。在设计过程中,将高程数据转化为适于GPU读取的高程纹理图,再通过顶点纹理提取(VTF)技术从纹理图中采样出高程值用于渲染,整个过程在GPU端完成,提升了地形数据访问效率。同时,采用实时优化自适应网格(ROAM)算法的强制拆分法,通过控制相邻地形块的等级来消除裂缝。最后,采用TriangleStrip方式进行渲染,避免了相邻三角形中顶点坐标数据的重复传递,减少了传递到GPU的数据量。用两块地形数据对算法渲染效率进行了检验,并将算法与Clipmap算法进行了帧率对比。结果表明,该算法有效解决了分块数据的裂缝问题,达到了交互式地形渲染的要求。     

动态地形可视化算法－IDTRA

动态战场地形可视化主要研究动态战场地形仿真中动态地形实时三维渲染的方法。动态战场地形仿真能够提高战场环境仿真的可信度和逼真度。在DEXTER-ROAM算法的基础上提出了一种改进的动态地形ROAM算法－IDTRA,IDTRA把视景剔除阶段分两步来执行：第一步使用地形块进行粗剔除,第二步使用菱形进行细剔除。针对目前动态地形可视化实现方法的不足,基于OGRE渲染引擎设计了支持三维战场可视化的演示系统。最后通过炸弹攻击坦克分队的过程演示了动态弹坑的可视化,验证了算法的可行性。结果表明IDTRA算法,在显示速度和效果方面都能够满足动态战场地形可视化的要求。