基于简化光线投射GPU大规模地形实时可视化

地形数据处理、三角形细分等级测度和T型连接消除是基于GPU大规模地形可视化的关键问题。利用GPU简化光线投射的固定网格投射方法生成地形粗糙网格;根据地形特征和视点因素确定三角形细分等级,并匹配与存储在GPU缓存中的三角形模板,实现地形网格的自适应细分;通过改变相邻三角形细分等级的方法消除T型连接,实现基于简化光线投射GPU大规模地形的无缝绘制。实验表明该方法可以取得较高的帧速率和较好的绘制效果,实现大规模地形的实时可视化。     

GPU加速的台风可视化方法

自然现象的可视化是计算机图形学和虚拟现实领域的重要研究内容。对传统光线投射算法分析的基础上进行改进,提出基于球壳体的光线投射算法。将GPU运用于球壳体数据场的体绘制,设计了基于球壳体数据场的顶点着色程序和像素着色程序。同时,对台风源数据格式进行解析,生成了用于台风可视化的体数据,采用提出的算法实现了台风云层和因子的可视化。实验结果表明,本文基于GPU的球壳体光线投射算法在球体表面较好地实现了实时台风可视化效果。     

体数据可视化的加速光线投射算法

加速的体数据光线投射算法将光线在三维空间的采样问题看成光线的三维扫描转换问题，以层为基本的处理，避免了对三维体数据的随机检索，并且利用平行投影光线的方向都相同的特点，用查表快速实现了光线的三维扫描转换。该算法在微机上得到检验，它在重建时间和内存花费上都优于传统的实现方法。     

地形可视化

由于地形可视化有着广阔的应用背景,近来越来越受到人们的关注,该文在给出地形可视化的基本概念和研究内容后,着重讨论和回顾了国内外学者在形形可视化的数字地形模型、地形的简化、地形的多分辨模型和地形的真实性等４个专题领域的主要研究方法和成果,以及尚未解决的问题,最后对这一领域的研究方向和应用前景进行了展望。     

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。     

基于OpenCL的三维可视化加速模型

由多张相关的二维图像构建成在屏幕上显示的三维立体图像的三维可视化技术对医学诊断具有重要意义,但若绘制时间过长将限制该技术在实践中的应用,研究既能满足医生临床诊断需要,又能快速实现三维可视化的加速模型具有实用价值.提出的基于Open CL的三维可视化加速模型是一种基于Open CL架构,通过合理设计内核函数实现改进的光线投射算法在GPU上并行和并发运行的三维可视化加速模型,该模型实现代码可不用修改在两大主流显卡平台NVIDIA和AM D上任意移植,实验证明,该模型绘制三维图像速度与NVIDIA的CUDA实现模型相当,快于传统GPU模型,但其图像渲染更逼真和清晰,实现代码具有显卡平台移植性.     

基于k-means聚类的水团划分可视化算法

经典的k-means聚类简单,快速,能够有效地处理大数据量.将k-means聚类引入到海洋信息处理中,提出基于k-means聚类的水团划分算法KWMD.KWMD算法根据样本数据中的三维空间信息和物理海洋信息,实现了快速、高效的水团划分,并以三维交互方式表现水团划分结果.通过对黄海、东海比邻海区海洋信息数据的水团划分处理,实验结果表明算法是正确和有效的.     

基于VTK的医学图像可视化三维重建

医学三维数据场可视化是当前科学计算可视化应用的重点,具有重要的学术意义和应用价值.体绘制是该技术的一个主要的方法.在VTK(Visualization Toolkit)类库提供可视化与显示功能的基础上,主要讨论了光线投射算法进行体数据的绘制的特点,同时采用了包围盒技术改善了光线投射算法的绘制速度.实验结果表明,图像的质量在没有受到影响的前提下,图像的绘制速度得到了大幅度的提高,同时证明了VTK是医学三维数据场可视化的有力工具.     

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.     

基于光线投射算法的混合场景可视化

体绘制技术常用于3维体数据场的可视化,其虽然可以生成高质量的投影图像,但通常不能绘制由体数据与点、线、面图形组成的混合场景。在现有的混合场景可视化方法中,有些只能绘制由体数据与面图形组成的复杂混合场景,而不能处理存在点和线的混合场景;有的则成像速度慢、成像质量差。为了能够正确地绘制复杂混合场景,采用SIMD和软件加速等技术,提出了一种速度快、成像质量高的基于光线投射算法的混合场景可视化方法,并分析了该算法所具有的3种绘制次序,以便满足不同应用的要求。该算法既可用于不同场景的绘制,又可用于平行和透视投影中。实验结果表明,该算法能够正确地绘制体数据与点、线、面图形组成的混合场景,且成像速度快,图像质量高。     

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。     

三维地形显示中数据缓存与调度算法研究

存储调度是大规模地形可视化算法的重要组成部分,但近年来对其研究较少。本文重点讨论了可视化实现中比较常用的调度算法:系统调用和操作系统页面置换算法,对其进行了详细的分析,指出两种方法相同的本质:都是依据程序执行的过程中对内存的局部访问特点设计的。可视化过程对内存的需求不同于程序执行的局部性,地形浏览有其特殊性。根据地形浏览的特点,本文提出了一种专门用于地形浏览的预取和替换相结合的存储策略。并用两个评价准则验证了方法的有效性。     

Dual‐space ray casting for height field rendering

This paper presents a realistic ray casting model on a curved surface. Guided by the model, we derive an analytical solution for spherical surfaces and propose a mathematical model by solving one problem in two spaces. By using the solution, we introduce a novel framework for spherical height field rendering. We have successfully implemented a spherical height field rendering framework on the graphics processing unit and obtained real‐time rendering rates with screen error below 1 pixel. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

GPU Tessellation全球地形可视化方法

目的 目前全球大规模地形可视化问题基本都衍生于分块LOD(level of detail)方法,该方法在快速地表漫游中依然存在GPU-CPU的数据传输瓶颈,其基于裙边的缝隙修复方法既需要额外资源,还存在依然无法完全消除的痕迹。为解决这些问题,提出了一种GPU网格生成的地形可视化方法。方法 结合GPU Tessellation方法、基于视点与屏幕空间误差的LOD方法、局部坐标系渲染等算法,使得全球地形可视化的生成效率有明显提高。结果 实现了一个全球地形可视化系统GTVS,提供全球高精度地形数据与多分辨率高清卫星影像数据的调度与渲染等。论文对该系统进行了详实的实验和数据分析,相比传统基于GPU的分块LOD方法,FPS(frames per second)提升100%以上,很好地解决了系统瓶颈问题。结论 结果表明所提方法实用、鲁棒、扩展性好,可广泛地适用于大规模的全球渲染系统中。     

基于OpenGL的三维地形可视化技术研究

三维地形可视化技术一直是地理信息系统、数字摄影测量、虚拟现实等领域的研究热点.对 OpenGL 的发展现状和数字高程模型(DEM)的相关知识进行了介绍,重点讨论了利用 Visual C 6.0 平台和 OpenGL 编程技术,建立虚拟地形三维可视化系统的关键技术和实现过程.     

A real-time terrain visualization algorithm using wavelet-based compression

We propose a real-time terrain visualization algorithm combined with wavelet-based compression. Our approach updates a surface mesh model in real time by using wavelet coefficients and height data decoded from a compressed bitstream. To achieve this, a new mesh approximation method using restricted quadtree triangulation is designed on the basis of wavelet coefficients representing surface complexity. Also, a wavelet-based compression having a multiresolution structure is introduced to handle large terrain data interactively. Simulation results demonstrate that the proposed algorithm is prospective for applications in a network environment where narrow bandwidth and low computational power are usually allowed .     

针对类球形对象的改进光线投射算法

为提高光线投射算法的绘制速度和图像绘制质量,提出了一种针对类球形对象的改进光线投射算法。该算法首先设置球形包围盒的方法剔除对最后绘图结果没有影响的光线投射,用快速求交的方法来提高获取采样点的速度,通过自适应采样的方法加入新的采样点来提高绘制图像的质量。实验结果表明该算法不仅比传统方法绘制出的图像质量清晰,并且提高了算法的执行速度。     

A Terrain Rendering Method Using Vertical Ray Coherence

Ray casting may be applied to the terrain rendering from DTMs (digital terrain models). In this paper we propose a ray casting method which exploits exact vertical ray coherence. This method not only achieves a good performance, but also allows any set of viewing parameters. To analyse the vertical ray coherence property, we define the following terms: a ray plane which is perpendicular to the sea-level plane and passes through the COP (centre of projection), and the corresponding ray line which is the line of intersection of the ray plane and the projection plane. Vertical ray coherence can be stated as: if two rays pass through the same ray line, they pass over the identical set of points on the DTM base plane. After a ray is cast on the DTM, we can get a good starting point to cast another ray using this property. Our method tries to cover the projection plane with ray lines. Since ray lines are not parallel to each other, it is a difficult task to cover the entire plane. In fact all ray lines intersect at a point (COP′). We first generate a set of ray lines sufficient to cover the projection plane near COP′. As pixels get further from COP′, more ray lines are generated to fill most of the gaps between pixels covered by the previous set of ray lines. Rays passing through the same ray line are effectively cast using vertical ray coherence. To fill remaining pixels not covered by ray lines, pixel values of vertical/horizontal neighbours are interpolated. To cast rays efficiently, successive points generated by a line algorithm are followed along the projection of the rays on the DTM base plane. © 1997 by John Wiley & Sons, Ltd.