基于概要图的数字地形生成方法

针对地形生成算法在易用性、可控性、真实感、速度等方面难以平衡的问题, 提出了一种基于概要图的地形生成方法. 该方法使用生成对抗网络, 在隐空间中对地形坡度、坡向等信息建模, 使生成的地形符合用户手绘概要图约束. 提出基于地形高度图的概要图提取算法, 可从真实地形高度图中提取出类似用户手绘效果的概要图, 快速构建数据集. 提出多尺度地形细节填充算法, 通过引入多尺度的概念, 使地形纹理细节得到了动态补充, 真实感美观度大幅提升. 提出了基于用户反馈的地形满意度评价方法, 并据此进行实验验证, 结果表明该地形生成方法可以准确高效地生成符合用户预期的数字地形.     

山脉图像轮廓线引导的三维虚拟地形合成EI北大核心CSCD

三维地形在构建各种虚拟室外场景中具有重要的作用,而现有地形合成算法存在合成结果不可预期、合成过程人工参与较多等不足.为此,提出一种直观便捷且自动化的真实感三维地形合成算法.首先从用户给定的一幅二维图像中提取真实地形山脉轮廓线;然后借助卷积神经网络模型预测每一条轮廓线的深度,并根据深度和二维图像成像逆过程将轮廓线映射到三维空间;最后以三维空间中的轮廓线为地形的全局特征草图,以具有局部细节特征的地形块为基本元素,通过块拼接、融合、高程匹配等操作合成三维地形.实验结果表明,该算法能够在真实地形山脉轮廓线的约束下自动化地合成结果可预期的真实感三维地形.     

基于Creator的公路虚拟仿真大地形生成方法研究

目前基于Creator生成的公路虚拟仿真大地形生成方法中存在着手工绘制不够精确,基于数据绘制又缺乏相关地形数据等问题。为解决此问题,利用地理信息技术,通过ArcGIS、Global Mapper等工具软件通过一系列转换,把含有等高线信息的公路设计图转换生成基于Creator的三维地形数据库。实验结果表明,该方法能够有效快速地对公路地形进行精准建模。     

基于测绘数据构造三维地形表面

给出了传统几何建模理论与分形理论相结合的地形生成算法来进行地形绘制.分形理论中的随机中点位移法能够随着迭代深度的加大生成地形的细节,传统的三角剖分与高斯小波函数插值可以保证构造地形表面的真实感.将这两种方法结合,可以充分发挥这两种算法的优点,既可以控制地形的真实感,又能显示地形的细节.实验结果表明,该算法实现简单,真实度高,适用于大规模地形的三维可视化.     

特征控制下的多样图地形纹理合成算法

针对三维虚拟室外场景的建模与绘制需求,提出一种多样图地形纹理合成算法。以地形数字高程模型数据和样图集为基础,根据用户自定义的纹理合成规则控制地形的高程值和坡度特征,并自动合成地形纹理。实验结果表明,利用该算法合成的纹理能够较好地反映自然界地形的分布情况,增强三维场景绘制的真实感。     

三维地形生成及其可视化处理研究

针对在三维地形处理领域中存在的地形数据获取困难,可视化处理过程复杂真实感效果不强的问题.文中提出了一种三维地形生成和可视化处理的方法,该方法采用分形算法生成虚拟地形数据,然后将其存储为地理信息系统中通用的数字高程数据格式,最后将数据导入三维建模软件Multigen Creator 3.0中,结合网格生成、三维投影和纹理映射等,进行可视化处理.仿真试验表明:该方法能快速获取有效的地形高程数据,经过处理后得到了直观的,真实感较强的三维显示效果图.该文为三维地形生成和可视化处理问题提供了一种有效的、可实现的处理方法.     

基于特征草图和分形插值的可控真实感地形合成

三维地形在各种虚拟室外场景设计与制作中有着广泛的应用,为实现地形合成结果的可预测性和可控制性,提出一种基于特征草图绘制和独立山体拼合的真实感地形合成算法。首先在四叉树结构细分下借助改进的分形插值方法生成多个不同形状和地表特征的独立山体;然后,在用户绘制的期望地形特征曲线的控制下将一定数量的独立山体自然拼合生成最终的三维地形模型。实验结果表明,算法不仅能有效控制地形合成结果,同时支持多种类型的真实感虚拟地形的合成。     

一种人工数字地图的生成算法及其仿真研究

人工数字地图是地形辅助导航系统的重要组成部分.针对实际地形的特点,将人工数字地图的生成过程分成整体骨架的构建与局部细节的调整两个环节.在整体骨架的构建过程中以地形的统计特性为依据,用地形起伏均方差描述某区域地形偏离地形均值的程度,用抗相关距离描述地形点之间相关程度;在局部细节的调整过程中对分形自适应地形生成算法作适当改变,根据地形的斜率信息获取线性化的等效网格距离,并取代随机位移模型.仿真结果与真实地形的统计特点基本吻合,表明该算法能较好地模拟真实的地貌.     

一种结合双线性插值和Perlin Noise的地形生成算法

针对传统三维地形生成算法在生成大规模地形数据时用时较多的问题,提出了一种结合双线性插值和Perlin Noise的地形生成算法.该方法首先将初始地形数据进行扩展,之后利用双线性插值和Perlin Noise进行地形细节生成.该方法能够有效降低生成大规模地形数据时的时间,并且该算法还可利用低分率地形数据生成高分辨率地形数据.     

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。     

大规模地形建模的研究

针对目前各种大规模地形建模的优缺点,并结合目前流行的地形建模方法,提出一种较为真实的地形建模方案。为达到更真实的模拟,对地形泥土腐蚀现象做了研究,提出了一种基于细胞自动机的腐蚀模拟方法。     

Terrain synthesis from digital elevation models

In this paper, we present an example-based system for terrain synthesis. In our approach, patches from a sample terrain (represented by a height field) are used to generate a new terrain. The synthesis is guided by a user-sketched feature map that specifies where terrain features occur in the resulting synthetic terrain. Our system emphasizes large-scale curvilinear features (ridges and valleys) because such features are the dominant visual elements in most terrains. Both the example height field and user's sketch map are analyzed using a technique from the field of geomorphology. The system finds patches from the example data that match the features found in the user's sketch. Patches are joined together using graph cuts and Poisson editing. The order in which patches are placed in the synthesized terrain is determined by breadth-first traversal of a feature tree and this generates improved results over standard raster-scan placement orders. Our technique supports user-controlled terrain synthesis in a wide variety of styles, based upon the visual richness of real-world terrain data.     

基于深度概率图模型的鲁棒人脸画像合成

针对基于数据驱动的人脸画像合成算法像素特征缺乏对光照变化和复杂背景的鲁棒性,常合成低质量的画像的问题,文中提出基于深度概率图模型的鲁棒人脸画像合成算法.采用预处理方法调整测试照片的光照亮度和人脸姿态,使之与训练照片一致.采用深度特征代替像素特征进行近邻匹配,采用深度概率图模型对画像重建权重和深度特征权重联合建模,得到合成画像的最佳重构表示.为了提高画像合成速度,提出快速近邻搜索方法.实验验证文中算法的鲁棒性和快速性.     

Enhanced Texture‐Based Terrain Synthesis on Graphics Hardware

Curvilinear features extracted from a 2D user‐sketched feature map have been used successfully to constraint a patch‐based texture synthesis of real landscapes. This map‐based user interface does not give fine control over the height profile of the generated terrain. We propose a new texture‐based terrain synthesis framework controllable by a terrain sketching interface. We enhance the realism of the generated landscapes by using a novel patch merging method that reduces boundary artefacts caused by overlapping terrain patches. A more constrained synthesis process is used to produce landscapes that better match user requirements. The high computational cost of texture synthesis is reduced with a parallel implementation on graphics hardware. Our GPU‐accelerated solution provides a significant speedup depending on the size of the example terrain. We show experimentally that our framework is more successful in generating realistic landscapes than current example‐based terrain synthesis methods. We conclude that texture‐based terrain synthesis combined with sketching provides an excellent solution to the user control and realism challenges of virtual landscape generation.     

基于有向地形表面特征的尺度不变性地形匹配

针对条带地形的地形匹配定位,提出了航带地形的有向地形表面特征描述及匹配方法。在航带的一维方向上检测极值点,同时利用区域中心的极值点及其地形表面的切线作为参考,利用地形极值点相对于参考点和参考线的相对位置关系构造地形的具有不变性的特征,基于特征的距离计算和比较,实现了具有抵抗尺度变化等相似变换的地形匹配方法。仿真实验证明了该方法的有效性,对于从序列图像重建地形的匹配定位具有重要意义。     

利用小波进行多尺度地形生成方法的研究

针对随机中点位移法难以生成符合ｆＢｍ特征的三维地形之缺点，本文把地形看成层次性随机统计过程，提出了利用小波进行多尺度地形生成的新方法，首先利用扩展的随机－相关法按给定的地形参数（均值、地形高程标准差、地形相关长度、地形粗糙度等）形成一定数量用来表示地形骨架的地形特征点，然后与通过小波机制产生的多尺度地形局部细节信号相综合，通过小波多尺度合成获得符合要求的具有任意细节水平的“真实”的三维地形。试验证明这一方法切实可行，可作为随机中点位移法的改进     

面向船舶航行训练的大范围地形建模

大规模地形场景的实时绘制在虚拟现实、地理信息系统、战场仿真等领域 有着广泛的应用。为满足船舶模拟训练系统中视景仿真的需求,对大规模地形场景的建模与 实时绘制技术进行了研究。首先对比了几类常用数据插值方法,采用数据融合的方式对DEM 数据进行了插值。通过结合模拟训练的实际,提出了一种基于可见性判断的地形剔除方法, 通过放射状搜索,判断当前点是否遮挡,进而对被遮挡点进行剔除处理,可以有效减少地形 建模中无关面片,提高绘制速率。利用Google Earth 获取地形纹理,使用Terri Vista 构建三维 地形,实现了地形的三维建模。试验表明提出的方法可实现大规模地形场景的高效逼真绘制。     

一种新的三维地景库的建模方法

针对传统的模拟器计算机成像系统之不足,提出了1种新的视景系统的建模方法,即基于矢量数字地图的三维地景生成算法。该算法以矢量地图为约束,各种地表纹理作为输入样图,用矢量地图中的高程信息构建三维地形网格,并根据矢量数字地图中图元之间的不同属性映射相应的纹理,得到了与矢量数字地图相一致的三维地景。与传统的地景库生成算法相比,新算法生成的三维地景更加真实精确;解决了以往地景库一经生成就无法更改的问题;具有一定的预测和重现场景的功能;缩短了地景库的开发周期,降低了开发成本。同时,运用了基于视点的地景数据动态调度策略,可实现真实场景的实时绘制。