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次地形简化 ,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 .

一种基于数据分块的海量地形快速漫游方法

大范围、海量地形数据的快速漫游是GIS、虚拟现实、游戏、仿真等领域的关键技术与难点之一。在目前地形数据简化算法的基础上 ,结合计算机硬件技术的发展 ,采用基于数据分块、部分数据常驻内存以及与视点相关的静态LOD模型实现了对任意格网大小海量地形数据的快速漫游。基于块节点的视景体裁剪、三角形条带组织以及边界裂缝消除、视觉光滑处理等手段的运用 。

基于连续HLOD的大规模场景快速绘制算法

大规模场景的快速绘制是虚拟现实技术重要的研究课题之一.为了加速场景的绘制,一般采用层次细节模型和可见性裁剪方法,但是现有算法在处理大规模场景时存在着局限性.本文提出了一种新的大规模场景快速绘制算法,该算法在场景层次划分的基础上,利用拓扑结构可变的网格简化方法为场景层次计算连续的分层层次细节模型(HLOD);然后在实时绘制阶段,对场景分层层次细节模型进行视点相关的全局和局部细化,并结合快速有效的视域裁剪,从而大大加速了场景绘制速度.实验结果表明该算法是简单有效的,并且算法还可以进一步扩展到外存方式.

基于视域剔除和图像缓存技术的复杂场景快速绘制方法

结合基于场景图构建的虚拟场景和仿真应用的特点,提出了一种基于视域剔除和图像缓存技术的复杂场景快速绘制方法。此方法能够有效地解决图像缓存算法中,由于未考虑视域不可见剔除,而造成的绘制元素复杂度计算偏差引起图像缓存误判断,从而降低绘制效率的问题。另外,通过对图像缓存有效性的判断,可以简化视域不可见剔除的判断,提高绘制效率。

矩形二叉树实现海量地形数据组织与管理

针对海量地形数据组织与管理,提出了一种矩形二叉树模型和无指针数据索引相结合的地形数据组织方法。矩形二叉树模型很好地保证数据的连续性,依据二叉树编码设计的无指针数据索引实现数据块的快速准确定位。此外,简化视见体的可见性判断和数据预取策略,实现可见数据的动态管理。实验结果表明文中的方法能够实现真实感海量地形数据的实时可视化。

三通道投影虚拟装配环境的研究与实现

在介绍基于3个通道投影的虚拟装配环境硬件结构的基础上,对该环境所涉及到的图像拆分技术以及同步机制进行了详细分析,提出了使用剖分视点透视投影空间进行虚拟装配环境场景图像拆分的方法,给出了三通道同步机制,并分析了虚拟装配环境中的同步消息类型·最后通过虚拟装配环境应用实例对上述方法进行了验证·

地形可视化中快速视区裁剪算法研究

讨论了地形可视化中的视区裁剪技术 ,分析了多种可能的改进方法 ,并实现了一种基于层次包围球的快速视区裁剪算法。该算法可以十分快速和准确地判断地形渲染过程中节点和视区的相互位置关系 ,大大减轻图形系统的负担 ,有效地提高地形渲染的速度。

大规模地形的快速漫游算法

虚拟战场仿真中,对大规模地形进行实时、逼真的绘制是个关键问题。在ROME算法的基础上采用了基于视点的连续LOD优化算法,通过对大规模地行进行预分块,采用投影三角形扫描算法实现快速裁剪,较大的减少了实际需要绘制的网格数据量,提高了运算速度,在实时性方面有了较大的改进。对于不同等级网格边界间的裂缝问题,采用ROME算法中的基于二元三角形的强制分割方法消除。实验结果表明,算法运行结果良好,在普通PC机上实现了动态的具有连续细节层次的大规模地形实时漫游。算法简单实用,地形渲染后的视觉效果良好。

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。

视锥体裁剪几何算法研究

从几何角度出发,以投影理论为指导,设计了一种降维投影的视锥体裁剪几何算法。基本思想是基于视锥体构建计算坐标系,在计算坐标系下,向两个投影平面做正投影。空间中被裁剪线段与视锥体的位置关系被简化为投影平面内线段与等腰梯形的关系。这种几何化的降维方法有利于解决空间几何奇异问题。构建了空间视锥体裁剪中线段与视锥体的各种位置关系的测试样本,特别是78种处于几何奇异状态的位置关系,用于综合评估算法的速度和稳定性。用C语言在VC++平台上分别实现了投影降维的视锥体裁剪几何算法、经典的Liang-Barsky算法和与6个面分别求交的一般算法。在定性分析基础上,利用测试样本对3种算法做了计算速度与稳定性方面的测试对比。

基于改进型四叉树算法的室外大规模场景实时渲染

在大规模场景渲染过程中,场景中节点的存储、查找,以及视域剔除是影响渲染速度的重要因素。采用一种改进型四叉树算法存储和查找顶点,采用迭代算法替换了原有的递归生成算法,利用该四叉树算法实现了射线检测和视域剔除。实验结果表明,该方法能够有效提高室外场景的渲染帧数,利用它在视域剔除上能发挥本身的层次特性和编码的有序性优点,可以避免和减少视域剔除算法中大量直线与面相交的计算,提高视域剔除算法的效率。

基于图形硬件的海量地形可视化算法

利用基于图形硬件的地形可视化算法——Geometry Clipmap算法的基本思想,结合图形硬件的最新发展情况,充分利用CUDA的并行计算能力和VBO、PBO的数据缓存能力,改进了数据预处理方式、数据缓存机制以及视景体裁切算法,通过三角形条带方式进一步提高了绘制速度,实现了海量数据的实时可视化。实验表明,改进后的Geometry Clipmap算法提高了渲染效率,并节约了系统资源。

基于视点的分块LOD大规模地形生成算法研究

针对虚拟战场环境仿真中构建大规模地形的速度问题,介绍了一种基于视点和分块的LOD大规模地形生成算法,能够快速地构建海量数据的地形模型.该算法首先对海量地形数据分块后以四叉树结构存储;然后应用简单的圆锥视景体快速裁剪地形块,丢弃与视景体相离的地形块,对于与视景体相交地形块剪裁出位于视景体内的四叉树结点.根据视点到节点距离和地形本身的粗糙度,选用合适的LOD渲染地形,最后应用基于视点的方法消除裂缝.在数据相同情况下,该算法比四叉树算法减少约1/2时间,并且更逼真地生成了大规模数据地形.本算法也可用于逆向工程设计中重建物体等问题.

大区域地物场景的交互绘制

研究了大区域地理环境中地物场景的数据组织和快速绘制问题。首先,给出了基于层次四叉树组织管理大区域地物场景数据的方法;其次,描述了大区域地物场景交互绘制的流程,并对节点级视锥剔除阶段和遮挡剔除阶段进行了重点介绍。该方法便于集成到已有的实时地形绘制软件中。实验结果表明,在保证场景画面质量的前提下,集成后的系统能在微机上对大区域地理环境进行快速交互显示。

动态八叉树在复杂场景设计中的应用

主要介绍一种适合管理复杂三维场景的面向对象动态八叉树。方法利用对象间的空间位置关系,将八叉树、AABB树与面向对象概念相结合,构成一种能根据动态场景快速更新的面向对象动态八叉树。该树叶节点是带有AABB层次树的物体对象,场景设计时通过八叉树、AABB树、三角面族这种从宏观到微观的搜索方式快速确定要编辑的对象及其部位,有效避免了对场景中所有物体的遍历,提高了场景设计效率。

基于OpenGL的建筑小区虚拟漫游系统的实现

建筑小区虚拟漫游是虚拟现实技术的一种前景非常好的新兴技术领域,本文利用OpenGL图形库具有的强大三维渲染能力,提出了一个基于OpenGL的建筑小区虚拟漫游系统。该系统通过导入3D Studio MAX模型文件了建立三维场景;运用八叉树结构进行视域剔除实现场景漫游的实时性;最后通过鼠标控制实现建筑小区交互性漫游。

基于视角的可视区动态裁剪算法研究

讨论了地形绘制中可视区裁剪技术及基本原理,提出一种地形实时绘制中基于LOD技术的可视区裁剪方法。该方法通过设定分辨率级别,动态建立与各分辨率级别相应的视图体和地形节点包围球,有效地判断地形节点与视图体的关系,快速的建立LOD模型。

一种适合于大规模场景阴影绘制的分层方法

采用基于视截体分层的方法进行大规模场景阴影绘制时,需要考虑分层的合理性与阴影的图像质量。因此,提出了一种改进的视截体对数分层方法,根据各分割层与视点的距离,为每一个分割层确定一个PCF过滤核的尺寸,根据过滤核尺寸的大小,调整该层的位置,并使用PCF过滤方法提高阴影的图像质量。实验结果表明,该方法具有更好的阴影图像效果。

移动环境下三维场景的实时渲染技术研究

讨论了移动三维图形的实时显示技术,通过建立LOD模型和采用分层分块的数据组织方式,并采用基于四叉树层次结构的视景体裁剪优化算法,来减少场景渲染的模型数据量,从而加速三维实体模型的显示速度,达到流畅连续地实时显示移动环境下三维场景的目的。

基于快速以太网的多PC并行绘制体系设计

提出了一种快速以太网环境下的多PC并行绘制方案。该方法在对多PC虚拟绘制视域锥进行分割的基础上,使用基于同步脉冲信号的帧同步实现多通道的并行绘制。实验结果表明,该方案在保持各绘制通道场景状态一致性和系统输出画面完整性的基础上,显著降低了传统并行绘制方法的网络通信消耗。