基于GPU的大规模地形数据绘制算法

针对大规模地形数据绘制中,对绘制过程快速、生成图像清晰准确的要求,从地形数据的组织、实时绘制时LOD选取标准、层次过渡优化、视锥体裁减等地形可视化的几个关键技术层面着手,提出合理的解决方案。生成的结果表明,该方法能够充分利用GPU进行绘制,可以适用于大规模地形数据绘制。     

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。     

基于纹理数组的大规模地形绘制算法

将Shader Model 4.0引入的纹理数组技术同顶点纹理拾取技术、瓦片块四叉树算法和地形分块技术等相结合,提出了一种基于GPU的大规模地形绘制方法。将整个大规模地形数据分割成地形块,按照金字塔模型保存在CPU内存里,将地形中潜在的可见部分以纹理数组形式驻留在GPU Cache里;在CPU上发送瓦片块四叉树平面网格,利用存储在GPU Cache里的高程值生成相应的地形;GPU Cache随着视点运动而连续更新。实验证明该方法充分利用了现代GPU的特性,适合于大规模地形的漫游。     

面向大规模地形的瓦片调度与实时绘制算法

随着图形硬件性能的提升,大规模地形绘制的主要瓶颈已从绘制能力不足转变为大数据的传输,针对这一问题提出一种支持大规模地形的瓦片调度与实时绘制算法。将超大地形数据以瓦片金字塔形式存储于硬盘,绘制每一帧时只调度当前场景所需的少量瓦片进入显存。首先利用GPU实时计算地形网格点的地理坐标并传回CPU分析可见范围,然后采取瓦片四叉剖分、规则化处理和瓦片合并等一系列操作在所有LOD层中拣选最优瓦片集合并调入内存,在内存中利用一块固定大小的缓存进行管理与更新,并最终以单张纹理的形式传入显存进行采样和绘制。实验表明,该算法节约了大量的显存带宽,有效提升了系统在数据传输方面的执行效率,在大规模地形调度与绘制中取得了较好的效果。     

OpenGL和分形算法在地形绘制中的应用

地形绘制是三维场景绘制的重要组成部分。本文研究了在分形算法和OpenGL基础上的三维地形绘制。运用分形插值算法生成高程数据,并做平滑处理,在对高程数据着色后利用OpenGL纹理映射技术实现三维地形的绘制输出。上述方法的实验结果取得预期效果,基本符合工程需要。     

基于三角形二叉树适应网格的地形场景绘制算法

随着计算机图形学、地理信息系统和虚拟现实技术的飞速发展以及数字虚拟城市的建立,基于海量地形数据场景的绘制成为首要解决的问题。文章在总结了相关研究的基础上,重点对实时优化适应网格技术进行了改进和完善,并对其的关键算法进行了详细的论述,最后笔者开发了一个实验程序,证明了该方法对于增强地形模型的绘制效率是非常有效的。     

基于分形与纹理映射的3D地形仿真

文章研究了基于分形与纹理映射技术的3D地形仿真技术.该技术通过分形插值算法与DEM数据矩阵的线性变换构建出各类特征的地形模型,并利用分形纹理及位图纹理,通过纹理映射技术及光照模型仿真出平原、高山、草地、海洋等各类地形地貌,实现了具有逼真效果的3D地形的视景仿真,并可运用交互技术实现在视景终端以任意角度和高度进行观察.研究结果表明,文中提出的基于分形与纹理映射的地形仿真技术,方法简洁,地形生成速度快,地形、地貌仿真效果逼真生动,适用范围广,具有很好的应用价值.     

大规模地形实时可视化算法

提出一种实现大规模三维地形可视化的算法。该算法主要通过地形数据分块和多线程数据动态调度技术实现海量地形数据的实时动态调度,利用四叉树结构来简化地形网格,通过引入Y型基元的方法消除边界裂缝。实验结果表明,采用该方法可以实时生成大规模地形,提高地形漫游的效率与可视化效果。     

结合视点变换的三维地形无缝绘制算法

针对传统地形裂缝消除技术普遍存在构网速度慢,层次约束强等问题,提出了一种结合视点变换的地形无缝绘制算法。该方法首先根据精度生成LOD粗模型,然后利用纹理映射技术生成精细网格,并根据视点动态调整顶点位置以消除因层次细节过渡产生的T型裂缝。此外,通过CPU-GPU协同工作的方式,将批量构网及渲染的工作从CPU移植到GPU中,提升了整个系统的处理速度。实验结果表明,该方法可以有效消除地形裂缝,保证网格平滑过渡。     

大规模三维地形场景实时漫游系统的构建

该文阐述了构建大规模三维地形模型的关键技术,包括地形分块技术、多分辨率模型管理技术、多级纹理贴图技术,给出了实时渲染时的动态调度与管理方法,并对在三维地形中显示文化特征做出一些探索和尝试。最后利用上述提出的技术,做了一些关于某一大规模三维地形实时漫游方面的实验,文中详细列出了这些实验结果。实验结果表明,采用该文提出的方法,可以在普通PC机上实现大规模三维地形场景的实时漫游。     

大规模三维地形可视化算法研究进展

大规模地形可视化是大型户外环境模拟不可缺少的组成部分,也是近年来可视化领域的研究热点,在游戏、仿真、虚拟现实、地理信息系统等领域有着广泛的应用。本文重点讨论了国内外学者在该领域的研究方法和最新研究进展以及尚未解决的问题。从数据拟合和模型简化两个方面叙述了自适应地形可视化建模方法,根据对现代图形硬件是否友好,将地形模型简化算法归纳为面向CPU的细粒度LOD算法和面向GPU的粗粒度LOD算法两类,同时描述了建模过程中存在的空间不连续问题以及各种解决方案,详细阐述了支持大数据集绘制的out-of-core技术,最后总结并分析了地形可视化建模领域的发展趋势和今后的研究重点。     

基于Geometry Clipmap的大规模地形绘制算法

针对地形渲染的实时性与大规模地形数据的海量性之间的矛盾,基于Geometry Clipmap算法的基本思想,对其进行了简化和改进.在原始地形数据处理阶段,精简了原算法的数据结构,并按Clipmap格式进行存储;在绘制阶段,针对相邻层次间的裂缝问题,提出了一种删除边的方法有效地消除了裂缝.实验表明,该方法充分利用了GPU的优势,为大规模地形的实时绘制提供了解决方案.     

基于libMini的动态地形实时渲染算法

为了减少地形动态变化时的地形计算时间,满足动态地形实时可视化的需要,在地形渲染库libMini的基础上,依据地形动态变化的局部性特点,以及库中LOD(Level ofDetail)算法的具体实现方式,运用局部更新的思想,提出了一种动态地形实时计算和渲染算法.算法避免了在地形动态变化时进行大量重复计算,使得在地形动态变化时所需的计算量大大减少,达到实时渲染要求.实验表明,算法使得局部地形动态变化时地形计算和渲染的时间从秒级降低到毫秒级,可以满足实时渲染要求.     

基于GPU的真实感地形绘制

如何高效地处理与显示大规模地形数据目前仍是一个挑战,在分析了大规模地形建模与可视化中存在的主要问题后,充分利用GPU的强大功能,在GPU上进行可见性剔除,实现了CPU与GPU的并行处理。同时充分利用GPU的渲染功能,提高可视化的真实感和实时漫游的速率,实现了大规模三维地形的实时漫游。     

基于GPU的大规模时空连续性地形Geomorphing算法

针对地形可视化过程中时间和空间连续性问题,提出一种在大规模地形场景漫游过程中地形Geomorphing(几何过渡)改进算法.基于Geomorphing原理,通过划分地形块的区域,计算块内不同区域顶点的时间和空间权值,在GPU中同时完成LOD平滑过渡和裂缝处理.实验表明,在4096×4096的地形数据范围内,算法能够以平均每秒60帧的帧率完成地形的实时平滑漫游,并且在可视化过程中消除了突跳和裂缝现象.     

分块LOD大规模地形实时渲染算法

针对大规模地形渲染时内存消耗大、帧速率低的问题,提出一种基于线性四叉树的分块层次细节实时渲染算法.在Geomipmapping算法的基础上,首先通过降采样获得相同尺寸的高程数据,结合不同缩放、平移因子,离线建立地形块金字塔结构;然后构建地形块的线性四叉树索引,并定义更为合理的地形块调度准则;最后利用垂直裙带法消除裂缝,设计基于GPU的morphing方法实现顶点的几何过渡.实验结果表明,文中算法能明显减少高程数据存储量,有效地降低了CPU处理时间和GPU渲染批次;在保证画面平滑流畅的同时,达到了较高的渲染速率.     

一种大规模地形的快速漫游算法

地形漫游在仿真、模拟、虚拟现实等领域中有着广泛应用。大规模地形的实时漫游算法一般采用视见体裁剪和与视点相关的连续细节层次等技术来减少实际绘制的地形数据量。通过地形分块和视见体投影三角形扫描算法实现快速裁剪，通过调整顶点的高度值消除裂缝，通过基于三角形的四叉分割实现连续细节层闪地表简化，简化了算法实现，提高了算法效率，在没有利用帧连贯性的情况下，算法可以在PC机上实现较大规模地形的快速交互式漫游。