基于数据库的大地形可视化关键技术研究

地形可视化在GIS、虚拟现实等方面有着广泛应用。论文基于Oracle数据库技术,将DEM数据分块、与视点相关的LOD等技术相结合,采用四叉树遍历高程数据,并给出一种误差控制方法,在PC上实现了对海量地形数据的实时漫游。     

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．     

地形可视化服务框架设计及其关键技术研究

以地形可视化服务为目标,建立地形可视化服务框架,研究服务运行机制、数据资源代理和服务管理等关键技术。该文研究了Java环境下的地形实时可视化程序设计和细节层次模型简化等关键问题,设计和实现了一个简单的应用案例, 给出了实际测试的结果,验证了该框架的有效性。      

基于格网划分的海量地形数据三维可视化

首先按照格网划分方式对研究区域进行分割,采用与视点相关的静态LOD模型,在格网块内以四叉树进行管理,根据误差以二元三角树方式进行LOD模型预处理,并采用三角形条带进行若干不同层次的LOD模型文件组织;然后按照格网块进行视景体投影裁剪,结合动态内存调用、多线程管理的数据引擎方法以及视觉光滑处理,实现了海量地形数据的三维可视化及漫游．实验结果表明,文中算法具有处理数据量无限制、效率高、效果好等特点．     

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。     

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。     

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.     

地形可视化中的改进Geoclipmap算法

在大地形实时绘制中,大规模的地形数据和有限的硬件数据通信带宽是限制地形绘制效率的主要原因。在Geoclipmap算法的基础上,通过使用几何场景图(GSG)组织结构提高数据外存加载效率,在mipmap棱锥生成过程中采取sinc滤波方法进行重采样,避免地形细节丢失。为减少CPU到图形处理器（GPU）的数据流量,提出一种基于层次包围球的二级视锥体裁剪技术,并将法线的生成放到GPU的片段着色器中。实验结果表明,算法保持地形真实感,并有效提高绘制效率,能满足大地形的实时渲染要求。     

模型LOD简化的可视化实现

细节层次模型是指对同一个场景或场景中的物体,使用具有不同细节的描述方法得到一组模型,供绘制时选择使用,本文结合DEM均匀网格模型,建立了多层次LOD数据模型,有效地简化了地形模型的绘制,提高了生成效率,使得生成的三维地形有较高的可视性和真实感。     

Mesh Statistics for Robust Curvature Estimation

While it is usually not difficult to compute principal curvatures of a smooth surface of sufficient differentiability, it is a rather difficult task when only a polygonal approximation of the surface is available, because of the inherent ambiguity of such representation. A number of different approaches has been proposed in the past that tackle this problem using various techniques. Most papers tend to focus on a particular method, while an comprehensive comparison of the different approaches is usually missing. We present results of a large experiment, involving both common and recently proposed curvature estimation techniques, applied to triangle meshes of varying properties. It turns out that none of the approaches provides reliable results under all circumstances. Motivated by this observation, we investigate mesh statistics, which can be computed from vertex positions and mesh connectivity information only, and which can help in deciding which estimator will work best for a particular case. Finally, we propose a meta‐estimator, which makes a choice between existing algorithms based on the value of the mesh statistics, and we demonstrate that such meta‐estimator, despite its simplicity, provides considerably more robust results than any existing approach.     

Error Resilient 3-D Mesh Compression

An error resilient three-dimensional (3-D) mesh coding system is proposed in this paper. The encoder uses a shape adaptive data partitioning scheme to alleviate the effect of error propagation. An input mesh surface is coarsely divided into smooth and detailed regions, and each region is further divided into partitions of similar sizes. Then, those partitions are progressively compressed and their joint boundaries are compressed using the boundary edge collapse rule. At the decoder, the boundary edge collapse rule facilitates the seamless assembly of the partitions. When no data is available for a partition due to transmission errors, we employ a concealment scheme based on the projection onto convex sets (POCS) theory. Simulation results demonstrate that the proposed algorithm reconstructs 3-D mesh surfaces faithfully even in severe error prone environments.     

Watermarked 3-D Mesh Quality Assessment

This paper addresses the problem of assessing distortions produced by watermarking 3D meshes. In particular, a new methodology for subjective evaluation of the quality of 3D objects is proposed and implemented. Two objective metrics derived from measures of surface roughness are then proposed and their efficiency to predict the perceptual impact of 3D watermarking is assessed and compared with the state of the art. Results obtained show good correlations between the proposed objective metrics and subjective assessments by human observers     

求解网格奇点的曲率传输方法

为了降低网格在参数化过程中产生的扭曲,提出一种基于曲率传输求解网格奇点个数和位置的方法.首先,通过求解Yamabe方程获得网格顶点的共形缩放因子,利用共形缩放因子的持续性确定第1部分的奇点,并计算基于该奇点集合的参数化扭曲;然后,根据参数化扭曲确定第2部分的奇点,并优化奇点的位置;最后,顶点曲率集中到奇点上计算出最优传输代价,通过不断地更新奇点位置,使上述最优传输代价达到最小,得到最终奇点分布.经过计算大量的网格,实验结果表明,与其他曲率方法以及近几年的方法相比,利用该方法确定的奇点可以有效地降低网格参数化带来的扭曲.     

应用多线程并行机制实现大规模三维场景绘制

针对大规模三维场景可视化问题 ,提出了以数据分割、动态调度和多线程并行处理为主要思想的解决方案 ,并重点对多线程并行处理方法进行了研究 ,提出通过合理协调 I/O线程与绘制线程的分工及同步 ,更加充分利用机器的计算资源 ,以获得最佳的绘制效果 .文中通过具体应用的实例证明了该并行处理方法的有效性     

三维激光点云数据的可视化研究

大量的点云数据是通过三维激光扫描得到的,而点云数据的显示快慢受到了数据索引的直接影响,这是一个基础性问题。经过研究,八叉树与叶节点KD树相结合的混合空间索引结构以及LOD构建的层次细节模型是用来解决点云数据管理与可视化效率不高的问题的有效方法。在局部,通过在叶子节点中构建的KD树实现高效的查询和显示;在全局,为了实现快速检索与调度使用了八叉树模型。采用这种混合数据模型进行点云组织,建立空间索引,并对点云数据进行LOD构建,实现了点云数据的高效检索以及可视化。     

三维体可视化若干问题研究

首先对可视化技术特别是三维可视化算法进行了分析和对比，并根据体数据的建模方法对算法进行了归类，并指出了目前三维可视化技术存在的问题，继而从基于小波的分辨率模型的体绘制算法和基于Cluster模型的并行体绘制算法这两个方面具体探讨了对三维体可视化算法进一步研究的思路，首次提出了参数化的光照模型和图像质量评价的数学模型等概念。     

三角形网格模型顶点曲率的求解算法*

推导了一般三角形网格模型顶点的平均曲率、高斯曲率和主曲率的计算方法,考虑到经常遇到粗糙三角形网格模型,为提高其曲率计算方法的精度,结合Loop细分曲面算法,进一步拓展了该曲率计算方法.该算法用于具有特征保持的网格模型简化取得了良好的效果.     

基于VTK的二维轮廓线的三维可视化重建

可视化工具包(VisualizationToolkit)是一个开放源码、自由获取的软件系统。VTK封装了许多常用的可视化算法,为研究人员提供了极大的便利。本文讨论了二维轮廓线的表面重建算法并利用VTK库在VC 的编译环境下实现了一组轮廓线的三维表面重建。     

基于图像融合技术的经络实时三维可视化研究

本研究目的是将三维可视化应用于人体经络.通过磁场跟踪仪Wintracker和多通道经络测试仪共同获得经络的三维坐标.利用OpenCV相关函数实现摄像机标定,计算出坐标变换矩阵M,将世界坐标系下的经络三维坐标变换成图像二维坐标系下的经络坐标,最后利用图像融合技术实时地将经络线绘制于现场人体体表图相应位置上,实现经络穴位的...