飞行器大数据量CAD模型并行预处理

针对虚拟仿真中飞行器大数据量CAD模型在单台计算机执行预处理非常耗时的问题,采用消息传递接口(MPI)并行开发技术搭建了机群并行处理软硬件平台.以CAD模型装配树的零部件为处理对象,设计了并行预处理算法;通过并行执行几何模型简化、LOD生成、模型分割等预处理,以及动态负载均衡与数据传输存储优化来提高并行处理的效率.实验结果表明:与单台计算机执行相比,其预处理速度提高10倍以上.包含千万级三角面片、GB级数据量的飞行器CAD模型采用该并行处理系统,可以在60 s左右完成预处理.     

海量模型实时交互可视化技术综述

综述了海量模型实时交互可视化的最新研究进展,详细讨论了其中涉及的主要支撑技术,并对目前国内外典型的交互绘制系统进行比较和分析;最后,对今后的发展方向进行了展望。     

一个基于中心差分技术的实时高度场可视化方法

本文提出了一种基于中心差分技术进行高度场镶嵌的系统方法,结合视点相关技术实现了多分辨率模型的生成,以适应实时应用的需要。此外,结合数据的预处理使本文的方法也能适用于真实采样数据的图形生成。本文的方法可用来实现对数据高度场进行实时图形显示的目的。与同类方法相比,本方法灵活性高,能够适于多种应用,其视觉质量好并且执行效率高。     

海量地形数据实时可视化算法

针对海量地形数据实时可视化问题,提出了一种瓦片金字塔模型和线性四叉树索引相结合的地形数据管理模式．利用视景体裁剪和基于分辨率测试的目标瓦片快速搜索算法实现了地形数据的实时装载,采用基于动态二叉树构网的方法实现了地形数据的实时绘制．实验表明,文中方法能够实现基于当前PC机的真实感海量地形数据实时显示与交互操作．     

洪水实时动态可视化调度三维模型的研究与应用

为了满足大规模洪水演进过程的三维仿真需求,提出洪水实时动态可视化调度三维模型的研究,分析洪水风险评估,描述图形数据与属性信息空间实体。利用四叉树算法,分析面向灾害过程的虚拟场景,根据实时动态三维可视化流程,将参数信息传递到服务器端,借助动态调用和异步调用Web服务实现互操作。计算水流在方向上的动量方程,构建洪水实时动态可视化调度三维数学模型。实验结果表明,该模型洪水演进清晰度较高,为防洪方案实施提供技术支持。     

三维地形可视化技术的研究

由于三维地形可视化有广阔的应用前景,近来越来越受到人们的关注。该文介绍了地形可视化涉及到的数字地形模型、三维地形的显示、地形的多分辨率模型等领域的一些概念和研究成果,重点介绍了层次细节技术在：维地形可视化中的应用。最后使用一个简单高效的节点评价函数,编程实现了基于四叉树的动态多分辨率三维地形。试验结果表明,LOD方法可以很好地满足三维地形可视化和虚拟现实应用中地形实时简化和显示的要求。     

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OpenGL的仿真可视化技术研究

可视化仿真技术是计算机可视化技术和系统仿真技术相结合形成的一种新型的仿真技术,其最重要的应用之一就是进行虚拟战场环境构建,供军事演习与训练,这样不仅节省了开支,而且资源还可重复利用。文章介绍了可视化仿真在各领域的重要性,详细阐述了可视化仿真的主要内容(原始数据、环境背景、仿真过程、仿真输出以及视点漫游),简单介绍了各方面的具体实现;并且结合某导弹联网训练模拟器,针对可视化仿真中最重要也是最困难的内容——环境背景,详细阐述了采用OpenGL和层次细节(LOD)技术的战场环境渲染流程及方法,最后给出了场景的渲染结果。     

大规模数字高程模型的可视化研究

根据细节层次模型（LOD）的设计思想,提出了大规模数字高程模型的数据组织和可视化方法。该方法在数据分页算法和细节层次模型相结合的基础上,采用视区计算和边界融合算法,实现了地形的快速绘制。实验证明该方法实现了高性能绘制大规模数字高程模型。     

显示导向型的大规模地理矢量实时可视化技术

对大规模地理矢量要素进行实时可视化是当今地理信息科学领域面临的一个严峻挑战。在现有地理矢量要素可视化方法中,随着数据规模的增长,计算规模也急剧扩大,这导致尽管使用了高性能计算技术,仍很难应对大规模地理矢量要素的实时可视化。基于此,文中提出了一种基于显示导向型计算的地理矢量要素可视化技术。该技术从显示角度出发,将每个用于屏幕显示的像素点作为独立的计算单元,根据用户浏览地理矢量要素时屏幕显示的区域及分辨率确定待计算的像素点范围,通过直接计算每个像素点的值来生成最终的显示结果。该技术使得可视化的计算规模仅依赖于屏幕显示的像素数量,具有对数据规模不敏感的优点,可用于支持大规模地理矢量要素的实时可视化。实验结果表明,显示导向型地理矢量可视化技术可用于支持亿级矢量数据的实时可视化绘制。     

超量外存地表模型的实时绘制技术

提出一种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内网格点进行多分辨率排列,并基于分块多分辨率对地形网格实时调度和页面预取．文中算法利用块模型进行分块视域剔除和分块LOD场景渲染．在多线程分块多分辨率调度和渲染策略下,大大减少了模型的I／O负载,可以在有限环境下满足实时场景绘制要求．     

基于LOD的大规模输电线路场景实时渲染算法优化

针对输电线路走廊大规模地形环境仿真渲染效率较低的问题,通过模拟人眼视角的特点,提出一种基于多控制因子的LOD算法。该算法在综合考虑距离、地形因素对地形网格进行简化的基础上,结合仿真场景大部分工作在漫游模式下的特点,将视点移动速度作为一个重要的控制因子放入评价函数中,优化后的算法在视角漫游状态下,可通过评价函数计算模型简化程度。对比实验表明本文算法比ROAM算法、限制四叉树算法具有更快的渲染速度。     

大规模地形漫游中的实时地形渲染技术

地形漫游已经被广泛应用于游戏、虚拟现实（VR）、飞行仿真和地理信息系统（GIS）等环境中。在传统的仿真中,地形采用艺术家手工建模,但是手工建模价格昂贵,而且不能产生连续的细节层次（Level of Detail,LOD）。大规模的地形渲染算法需要采用细节层次来减少实际需要绘制的地形数据。从产生地形角度入手,分析了几种经典的实时地形渲染技术,并对部分技术进行比较。最后提出对某些方法进行改进,以达到更好的效果,并通过PC机上的实验加以验证。     

基于参数空间的混合多分辨率绘制

根据点和多边形在表示和绘制物体上各自不同的特点,提出了一种有效绘制细节高度复杂物体的多分辨率方法.3D表面被映射到参数平面,经规则采样成为几何图像,P-Quadtrees是基于几何图像建立的四叉树多分辨率层次结构.通过对四叉树的遍历,面向视点的表面用较大多边形面片绘制,光照细节通过法向映射完成;轮廓部分通过视点相关的LOD(level of detail)控制进行细化,使用点来绘制物体复杂精细的轮廓.通过此方法,细节复杂模型的绘制不仅可以被硬件加速,而且无论在表面还是在轮廓部分都能获得很好的视觉效果.     

基于混合多细节层次技术的实时绘制算法

细节层次是实时图形生成的一项重要技术.提出一种把视点无关和视点相关两类多细节层次技术结合起来的网格模型实时绘制算法.该算法首先根据应用领域的不同要求或用户给出的误差范围,对模型进行与视点无关的预处理简化,然后把简化后得到的模型用在与视点相关的实时简化算法中.实验表明,这种网格模型简化和绘制算法能在损失很小的屏幕像素误差的前提下大大提高绘制速度.     

一种适合VRML应用的三角网格简化算法

交互虚拟环境中，VRML作为三维场景描述语言得到广泛应用，场景中的物体常常用三角形网格模型来描述，本文提出了一种适合VRML应用的网格简化算法，该算法不仅可以快速减少模型中的画片数目而且能保持模型良好的视觉效果，算法中给出了一种有效的误差控制方法，能在用户指定的误差范围内通过使原始网格中的边折叠达到大量简化的目的，该算法实现简单且速度快，另外能够有效地支持细节层次模型的表示，最后给出实例证明了该算法的有效性。     

Hybrid Geometric — Image Based Rendering

We present a Hybrid Geometric‐Image Based Rendering (HGIBR) system for displaying very complex geometrical models at interactive frame rates. Our approach replaces distant geometry with a combination of image‐based representations and geometry, while rendering nearby objects from geometry. Reference images are computed on demand, which means that no pre‐processing, or additional storage are necessary. We present results for a massive model of a whole offshore gas platform, to demonstrate that interactive frame rates can be maintained using the HGIBR approach. Our implementation runs on a pair of PCs, using commodity graphics hardware for fast 3D warping.     

拓扑结构可变的动态多细节层次模型

研究多细节层次技术在虚拟环境中的广泛应用.提出了一种新的动态多细节层次结构,这个结构不仅可以适用于多种不同的拓扑结构保持的网格简化方法,还适用于拓扑可变的网格简化方法,可应用于任意网格模型.在此基础上还设计了一种基于拓扑结构可变的网格简化算法;顶点合并.通过顶点合并和顶点分裂两个对偶操作,实现不同细节层次模型之间的平滑转换,并能够自适应地改变模型的拓扑结构.     

一种基于二叉树结构的大规模地形实时渲染方法

对于大规模地形而言,地形场景的实时动态渲染一直是人们关注的重点。该文在充分研究现行场景实时加速绘制算法的基础上提出了一种基于二叉树结构视相关的动态多层次细节地形渲染算法。文章主要分析了地形场景数据管理与实时调度、视相关多层次细节模型与可见性判断以及网格三角化中的裂缝处理等关键问题,并给出了相应的解决方法,最后改进了一种视相关节点重要性度量准则来进行帧频控制。实验结果表明该方法在保持地形场景逼真的情况下,有很好的帧稳定性,较好地实现了大规模地形的实时动态渲染。     

基于层次聚类树的点曲面视点相关绘制

针对点曲面的视点相关绘制问题,提出了一个新的表面基层次聚类简化算法。区别于普遍采用的空间剖分基策略,该算法的显著优势在于能够运用法向锥半角误差标准有效跟踪曲面的起伏变化,并以此为聚类简化过程提供可靠的全局误差控制。离线简化阶段,连同各种预定义的聚类约束条件,算法构造了点曲面模型的连续层次多分辨率表达。实时绘制阶段,层次可见性裁剪以及优化的树遍历提高了系统的整体性能。此外,通过引入附加的轮廓增强机制,在较大的屏幕投影误差和较高的模型简化率情况下,系统仍然能够保证较好的绘制视觉质量。