基于综合LOD因子的自适应GPU地形渲染

根据四叉树的地形分块数据组织形式,提出一种面向图形处理器(GPU)的自适应地形渲染算法。将综合细节层次因子作为地形块节点评价函数,对静态地形块误差、动态视点依赖误差和视点移动速度进行量化,在顶点着色器上实现高程值的平滑过渡,消除突跃现象,并通过添加“裙”遮盖裂缝。实验结果表明,该算法的地形自适应性较好,具有较高的帧率和GPU利用率。     

基于动态LOD四叉树算法的地形三维可视化

LOD模型是在虚拟现实技术中经常被采用的一种加快图形生成速度的主要方法。所谓的LOD建模,其实质就是采用一定的算法思想将原有的网格地形数据进行重组,得到一种更加便于实时绘制使用的数据结构。在利用四叉树方法进行LOD建模的过程中,其关键就在于怎样对原有的网格数据进行四叉树分层。LOD地形渲染过程中当相邻的节点或块之间分辨率不一致时会出现裂缝现象,结合动态LOD四叉树算法利用节点分割和渲染的规律,采用一种新的裂缝消除方法。     

基于四叉树分割的地形LOD技术综述

层次细节(Levels of Detail,LOD)技术是在大规模地形模型简化方面使用得最多的技术,它极大地提高了地形场景的漫游速度。在众多LOD模型中,应用最为广泛的是基于四叉树(Quadtree)分割的LOD算法。国内外学者对LOD模型做了大量的研究工作,文中对基于四叉树分割的LOD算法进行了系统的梳理与总结,对涉及到的核心算法进行了归类并详细分析了各自的优缺点,深入且全面地介绍了其研究现状。     

面向GPU的批LOD地形实时绘制

为提高大规模地形实时渲染时的绘制效率,提出一种使用地形分块作为处理单元的批LOD算法。在预处理阶段,将多分辨率的地形数据划分成适于GPU批处理的分块,使用四叉树进行分块的有效组织。在此基础上,提出一种基于分块绘制的LOD误差标准,简化层次选取的计算量,通过增加"裙"和进行几何变形实现了层次间的有效过渡;实时绘制过程中,使用视锥裁剪减少进入图形硬件的数据量,利用地形四叉树列表和预测机制实现地形数据的有效加载管理。实验结果表明,本文算法能够充分发挥图形硬件的性能,具有较高的地形实时渲染效率。     

基于动态LOD 四叉树算法的虚拟地形可视化

在前人的基础上,改进了基于四叉树的LOD模型,通过建立节点判断准则来决定当前视区的细节程度.同时也提出了一种新的裂缝消除方法,即当视点到节点中心距离较远时看到的细节较少,裂缝消除可通过缩减边的方式实现;而当距离较近时需要观察到的细节较多,通过剖分方式实现可使细节变得更丰富,这样就可以在增强简化效果的同时提高实时渲染的速度.     

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.     

大规模地形漫游中动态LOD算法研究

大规模的地形渲染技术一直是图形学里的热点问题之一。它在GIS、飞行模拟器、视频游戏里有重要的作用。大规模地形渲染的两个主要问题是地形数据存储问题和三角形数目问题。针对3D视频游戏,文中采用数据分块、局部数据显示以及与视点相关的裁减策略来控制数据显示量,使用了一种基于四叉树的LOD算法来解决大规模地形渲染中的三角形数目问题。实验结果表明综合使用上诉方法,有效地减少了显示数据计算量,能满足3D游戏场景的交互式漫游的实时性要求。     

基于四叉树的LOD技术在地形渲染中的应用

地形渲染一直是计算机应用领域内的关注热点,是因为其渲染效果和渲染速度两者不能同时得到解决好.采用的基于四叉树的LOD技术就是:先借助于四叉树思想对地形进行分割好,然后利用LOD技术进行渲染,而在渲染过程中不同精度的地形格网间出现的T型裂缝也做了相应的消除处理,最后这样渲染出的地形效果比较真实理想,且其渲染速度也有所提高.通过此技术方法可以实现,在保证真实地渲染出地形效果的前提下,尽量减少地形的渲染面数,来达到提高渲染速度的目的.     

基于LOD的三维作战地形实时渲染技术的研究

与视点相关的三维作战地形实时渲染技术一直是作战仿真领域的热点问题之一。三维作战地形渲染的主要问题是如何缩减三角形的数目问题。该文采用了一种基于四叉树的LOD算法,根据与视点以及和地形本身起伏程度相关的技术来决定地形应有的细节程度,然后递归的分割四叉树的每一个节点,直到到达需要的细节程度,从而较好地解决了实时渲染过程中的三角形数目问题。通过仿真试验,在保证渲染速度的前提条什下,该方法有效地实现了作战仿真系统中实时地形的漫游和不同视场的条件下的地形细节显示。并且具有较高的视觉真实程度。     

分块LOD连续非线性分布的地形渲染

基于四叉树的数据结构,提出了一种适于GPU批处理的地形可视化算法,以地形分块作为基本的处理单元,使用同一个顶点缓冲区对象实现所有地形块三角形集的渲染,提出了地形分块非线性分布的LOD选取函数,通过提出的地形块综合平滑因子,在顶点着色器上实现了高程值的平滑过渡,给出了GPU上算法的处理过程。实验对比结果表明,该算法地形绘制LOD层次调节方便,具有较高的地形渲染效率。     

基于静态LOD的海量地形绘制中的接缝算法

为了解决海量地形分块绘制中块间接缝的问题,并在消除裂缝的同时保证地形绘制的高效性,在静态LOD算法的基础上,提出了多重边界算法.该算法把地形块边界的细节层次设置成多重的,且可以和中心三角形网脱离、合并.在绘制时,是以整个边界为单位动态地改变边界的细节层次,以实现与相邻块的无缝连接,避免每帧对边界上的点进行遍历然后重构三角形以节省了计算量.开发了软件系统,实验结果表明该算法是一种接缝效果良好,绘制效率高的算法.     

基于四叉树的动态多分辨率LOD地形快速简化

四叉树和多分辨率技术是目前表示地形结构和显示地形的最佳方式。在研究以往算法基础上,对基于四叉树的动态多分辨率LOD地形简化方法进行改进,建立了适合分辨率要求的节点评价系统,并提出一种双向裂缝消除方法,经距离阈值限制后分别从缩减和剖分两个相反的方向对产生裂缝的相关节点进行处理,在增强简化效果的同时提高了实时渲染的速度。     

基于小波变换的地形绘制关键技术研究*

摘要：针对DEM数据的特点,研究适合地形绘制的小波基函数的选择;针对地形绘制中不同分辨率地形平滑过渡的视觉要求,研究基于视点距离和地形复杂度的小波系数阈值筛选和小波渐近重构方法。分析了由于分块小波变换而带来的几种边界问题,并提出了相应的解决方法。最后提出了基于硬件加速的小波变换算法,以提高实时绘制的效率。     

基于自适应四叉树的地形LOD算法

大数据动态地形三维可视化需要使用分层细节技术(LOD)简化模型,提高三维可视化效率,而四叉树可以优化复杂数据的数据结构.首先讨论了基于自适应四叉树实现LOD的一般方法,详细探讨了模型连接的三角扇绘制法;然后针对四叉树结构多分辨率表示的特点,提出了一种基于自适应四叉树节点属性修改,实现LOD模型的连续无缝连接的方法;最后使用提出的方法,实现了一幅1∶ 50000地形图范围的三维可视化,有效提高了动态显示效果.     

基于聚类和动态LOD的三维地形建模方法

为提高基于DEM高程数据的三维大地形绘制效率,提出基于K-means聚类和动态LOD的三维地形建模方法。对高程数据集使用K-means聚类分析方法,发现地形数据的自相似性,建立数据采样点与地貌特征分类的自动关联;依据采样点的地貌属性值完成粗化处理,构建不规则三角网模型;采用局部优化算法进行有限域内的三角形分裂以实现三角网的动态更新,结合克里金插值法实现插入点的精确计算,形成LOD层次细节多分辨率模型。实验结果表明,该方法对不同类型地形都获得了较高的数据简化率,提高了三维模型的绘制效率,具有较好的地形特征保持性。     

基于限制性四叉树LOD大规模地形预处理算法

LOD（Level Of Detail,层次细节）技术是解决大规模地形实时渲染的关键技术之一,通过这种技术可以较好地简化场景的复杂度,减少图形显示的失真度,满足一定的实时性要求。传统的算法将四叉树和LOD技术相结合将大规模数字高程模型数据（DEM）进行分块,并对块内数据按照分辨率的大小分层存储。通过对四叉树的研究,在限制性四叉树的基础上引入预处理算法,提高了地形读取速度,增强了实时显示效果。该算法是基于限制性四叉树的一种高效的规则网格划分方法,内存开销少,降低了CPU的负担。实验结果表明该算法提高了地形导入的效率,能实现大规模地形的实时漫游。     

Multi-resolution terrain rendering with GPU tessellation

GPU tessellation is very efficient and is reshaping the terrain-rendering paradigm. We present a novel terrain-rendering algorithm based on GPU tessellation. The planar domain of the terrain is partitioned into a set of tiles, and a coarse-grained quadtree is constructed for each tile using a screen-space error metric. Then, each node of the quadtree is input to the GPU pipeline together with its own tessellation factors. The nodes are tessellated and the vertices of the tessellated mesh are displaced by filtering the displacement maps. The multi-resolution scheme is designed to optimize the use of GPU tessellation. Further, it accepts not only height maps but also geometry images, which displace more vertices toward the higher curvature feature parts of the terrain surface such that the surface detail can be well reconstructed with a small number of vertices. The efficiency of the proposed method is proven through experiments on large terrain models. When the screen-space error threshold is set to a pixel, a terrain surface tessellated into 8.5 M triangles is rendered at 110 fps on commodity PCs.     

A novel terrain rendering algorithm based on quasi Delaunay triangulation

Terrain rendering has long been an interesting research topic, and Delaunay triangulation has been one of the methods frequently employed. The problem of smooth morphing between successive Delaunay meshes in a dynamic setting does not have a satisfactory solution however. In this paper, we address this issue by temporarily relieving the mesh from the strict constraints of Delaunay triangulation (DT). The proposed algorithm uses an off-line process to compute a relative importance for each sampling point in a Digital Elevation Model (DEM). It then constructs a mesh model in real-time from a set of points selected according to their viewpoint distances and relative importances. The mesh model is initialized to be a genuine DT. As the viewpoint moves, some points are added, and some are removed. We use simple methods for point insertion and removal that allow smooth morphing between successive frames. While the simple methods do not ensure Delaunay properties, we eliminate the slivery triangles gradually by collecting and flipping illegal edges incident to them. Point insertions, removals, edge flips, and their animations are organized by queueing and carried out over time. In this way, we amortize the burst computations to successive frames, so that a balanced workload and a high frame rate are achieved. The proposed algorithm produces a concise and well-composed mesh adaptive to both viewpoint and the terrain’s local geometry, and, most importantly, it supports smooth morphing.     

基于曲线拟合函数和GPU的地形无缝渲染

针对大规模地形实时渲染时不同层次细节过渡产生的画面不连续性问题,以及计算机实时调度大量数据而造成帧速较低的问题,提出了一种基于曲线拟合函数和GPU加速的地形实时绘制方法。根据采样数据点采用最小二乘法构造曲线拟合函数,通过曲线函数控制不同层次网格顶点的布局,从而消除因层次细节变化产生的裂缝。同时根据分辨率不同构建金字塔模型,针对不同层次细节区域数据进行有损或无损压缩,依据视点运动预测实时解压相应数据。实验表明,该方法在地形实时渲染阶段,在保证了较高帧速率的同时,利用视点运动预测保证了帧速率变化小,有效的消除了裂缝,增强了画面效果。