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。     

一种双层次细节地表模型的实时绘制算法

提出了一种双层次细节地表模型的快速绘制算法。建立了双层次细节地表模型,在模型的低层次细节中,采用了视无关的ROAM网格粗略地表示整个地形地貌;在高层次细节中,借助以视点为中心的均匀网格描述地形高度起伏的细节。通过调节高层细节与整个地形投影面积的比例,控制高层次细节覆盖范围,把两层模型的过渡区域推向离视点较远的位置。过渡区域采用了基于图像空间的逐像素纹理混合与偏移方法生成该区域的颜色,保证双层次细节的平滑过渡。实验证明,该方法在保持逼真视觉效果的同时,能够较大规模地提高三维地形绘制速度。     

实时地形绘制算法综述

实时地形绘制在游戏、飞行训练、军事演习模拟、地理信息系统(GIS)等领域中有着广泛应用。实时地形绘制算法一般采用视点相关的连续细节层次简化技术等方法来减少实际所需要绘制的地形数据量。该文介绍了实时地形绘制中的几种代表性算法并讨论了当前的最新研究进展，分析了目前尚存在的问题和研究前景。     

一种视点相关的大规模地形快速实时生成算法

为了解决大规模地形实时漫游过程中,由于不同细节层次模型之间过渡而引起的图像跳变以及图像绘制帧率不高的问题,提出了自底向上的一次性整体构网,网格节点实时更新的建模策略。运用基于块和三角形面片的混合裁剪模式 ,结合简化的高度差投影计算方法,快速选取适合的地形节点 ;然后采用加点、删点、局部更新三种途径对 Delaunay地形三角网进行实时更新。同时在地形漫游过程中实现了对高度差投影限的自适应控制。仿真实验表明,该算法有效地避免了图像跳变现象,与同类算法相比 ,具有较高的图像绘制帧率,特别适合大规模地形的近距离     

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。     

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。     

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。     

基于Mipmap的大规模地形绘制算法与仿真

研究大规模地形与纹理数据动态可视化算法与仿真问题。针对大规模地形与纹理数据动态可视化实时显示难题,提出一种基于Mipmap的大规模地形动态绘制算法,实现模型数据库组织与管理的高效性、场景调度的实时性,以北京市地形数据为仿真模型,实现大规模地形与纹理数据动态可视化算法与实时仿真。上述算法在Mipmap技术的基础上,首先利用双线性内插算法把离散的原始数据生成规则网格DEM,然后采用四叉树结构的LOD算法简化海量地形和纹理数据,最后使用四队列分页调度、基于视域的LRU算法释放内存、多线程并行处理的场景优化策略来进行动态调度和绘制。结合OSG和Open GL渲染引擎,将基于Mipmap的大规模地形绘制算法应用在北京市地形绘制中,仿真结果表明,上述算法比传统的CLOD地形瓦片绘制算法,具有更快的渲染绘制速率,并且能够快速绘制北京市地形数据和在不同场景下进行快速浏览。     

基于三角带模板的大规模地形实时绘制方法

大规模地形的绘制技术一直是国内外虚拟现实领域的研究热点。为快速实时绘制,又保持真实性,提出一种基于三角带模板的大规模地形实时仿真方法。可用在战场环境仿真、飞行仿真、3D游戏等仿真系统中。先进行地形数据预处理,将地形分成若干相等的小块,并且计算每个小块的包围盒,然后根据地形块的大小确定一族三角带模板。实时绘制时,根据包围盒的屏幕投影误差因子选择合适的三角带模板,用三角带模板快速绘制地形块。采用扫描视锥体投影三角形裁剪方法剔除不需要绘制的地形块,并且采用添加阴影平面的方法消除地形裂缝。最后,在Puget Sound地形数据上进行了实验并进行了分析。实验证明,方法是可行和有效的。     

基于四叉树的大规模实时地形渲染技术研究

研究了基于四叉树的实时层次细节(LOD)技术,对节点的精制、节点渲染以及T形裂缝的消除等关键技术进行了深入分析和探索,并进行了一定的改进,提出了一种动态更新QuadMatrix的算法.最后,对该算法进行模拟实现,实验结果评估表明,该算法能极大的提高大规模地形渲染的效率.     

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.     

一种视点相关的多分辨率地形实时绘制方法

本文提出了一种基于视点的地形分块策略，并以四叉树结构来组织地形分块，提出了一种利用受限四叉树对地形网格实时剖分的改进算法，实现了与视点相关的连续多分辨率地形网格的简化和实时绘制。     

超量外存地表模型的实时绘制技术

提出一种分块策略对规则网格进行区域分割,采用空间填充曲线对分块内网格点进行多分辨率排列,并基于分块多分辨率对地形网格实时调度和页面预取．文中算法利用块模型进行分块视域剔除和分块LOD场景渲染．在多线程分块多分辨率调度和渲染策略下,大大减少了模型的I／O负载,可以在有限环境下满足实时场景绘制要求．     

基于提升小波的大地形累进压缩及实时渲染

为了减轻实时交互的大地形可视化系统面临的海量数据存储、传输及渲染压力,提出一种基于提升小波实现数据累进压缩与实时粗粒度LOD渲染结合的算法.首先建立地形块的提升小波变换模型,将其简化和精化操作映射为相应的小波变换;然后基于以地形块为单位的小波变换建立块的四叉树层次结构,将构建过程中产生的小波系数采用基于间接查表的方式累进压缩存储,以形成压缩的累进地形块层次结构.基于该结构,在实时递进构造视点相关的激活地形块的同时完成数据的累进载入与实时解压,实现大地形渲染,其中地形块数据的实时解压与小波变换基于GPU实现.实验结果表明,该算法实现了有效的数据压缩,具有很高的实时解压效率以及优化的实时渲染性能.     

一个交互实时的多分辨率地形绘制系统

本文设计并实现了一个交互实时的多分辨率地形绘制系统，介绍了系统的组成、实时优化方法的以及地形几何和纹理数据表示和管理方法，并通过一实例对地形绘制系统的性能进行了评价。从绘制结果看，系统对地形进行实时优化时折衷考虑了国象绘制质量和绘制速率，在图象质量没有有明显退化的情况下极大地改善了地形绘制的性能。     

视相关大规模三维地形实时绘制技术综述

大规模三维地形表面实时绘制一直是国内外的研究热点.综述了大规模三维地形表面实时绘制算法的分类,包括基于规则网格和非规则网格、基于in-core和out-of-core、基于CPU和GPU的三大类绘制算法;阐述了大规模三维地形表面实时绘制算法的发展现状和关键技术,通过out-of-core算法的数据预取策略解决大数据量模型的交互式渲染问题,采用视点相关的多分辨率技术简化整个场景的复杂度,减少绘制的数据量;指出了各种方法的优点与不足,最后对大规模三维地形表面实时绘制所需要研究的问题进行了总结.     

大规模多分辨率地形实时绘制算法研究

为解决海量地形数据无法实现直接、连续地实时绘制的问题,根据小波分析的特点,提出了基于小波分析的多分辨率地形模型生成算法.该算法利用小波分析对数字高程模型(DEM,digital elevation model)数据进行简化压缩,采用四叉树结构来表示地形,构建视点相关多分辨率地形模型.实验结果表明,该算法使需要的地形数据量大为减少,能高效地生成地形的多分辨率模型,并且地形的逼真程度高.因此,该算法结构简单、便于实现大规模地形实时绘制.     

一种基于二叉树结构的大规模地形实时渲染方法

对于大规模地形而言,地形场景的实时动态渲染一直是人们关注的重点。该文在充分研究现行场景实时加速绘制算法的基础上提出了一种基于二叉树结构视相关的动态多层次细节地形渲染算法。文章主要分析了地形场景数据管理与实时调度、视相关多层次细节模型与可见性判断以及网格三角化中的裂缝处理等关键问题,并给出了相应的解决方法,最后改进了一种视相关节点重要性度量准则来进行帧频控制。实验结果表明该方法在保持地形场景逼真的情况下,有很好的帧稳定性,较好地实现了大规模地形的实时动态渲染。     

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.