基于半边折叠的LoD三维模型简化算法

针对复杂三维模型简化时引起的模型重要几何信息难以保存问题,提出一种基于半边折叠的保持三维模型重要几何特征LoD模型简化算法。通过引入二次误差量度、曲率特征、视觉特征度、折叠点的度以及折叠边长度,计算半边折叠代价,排序折叠优先级优化模型简化效果,减少模型误差累积。实验结果表明,该算法有效解决了简化后模型重要几何特征不明显的问题,实现了三维模型的LoD层次构建。

一种基于视点的LOD生成方法

总结LOD自动生成的一般算法,结合渐进网格模型与实际视觉效果中视点位置和角度对场景细节程度的影响,以与视点相关的因子作为简化标准,根据视点的参数对二叉顶点树的节点进行合并或展开调整模型个部分的细节层次。简化过程采用渐进网格结构,建立了多层次LOD数据模型,有效的简化了地形模型的绘制,提高了生成效率,使得生成的三维地形有较高的可视性和真实感。

基于视点的多分辨率地形LOD生成方法

总结LOD自动生成的一般算法,结合渐进网格模型与实际视觉效果中视点位置和角度对场景细节程度的影响,以与视点相关的因子作为简化标准,根据视点的参数对二叉顶点树的节点进行合并或展开调整模型各部分的细节层次。简化过程采用渐进网格结构,建立多层次LOD数据模型,有效地简化地形模型的绘制,提高了生成效率,使得生成的多分辨地形有较高的可视性和真实感。

VR交互式三维虚拟起重装备建模与仿真

起重机作为广泛应用的特种装备,运行危险性大,极易发生安全事故。为降低由操作不当引起的安全事故,国家高度重视起重机的安全培训工作。目前培训操作多为传统的示教式培训,培训成本高、效果差。虚拟现实技术具有沉浸式、交互性、多感知等优点。基于此,采用虚拟现实技术建立起重装备培训和考核系统,大幅提升工人培训效果。为还原起重机真实使用场景,采用逆向工程技术对起重机及起重机厂房进行建模;针对三维虚拟场景真实性以及模型数量巨大交互模型复用性差的问题,采用细节层次(levels of detail,LOD)模型构建起重装备几何模型,从而优化系统的真实感和实时性;利用Unity平台实现了起重装备的三维场景漫游、碰撞检测和快速导航;基于MySQL数据库,实时存储培训数据以及起重机重要参数数据;依据现有桥机平台对虚拟平台进行了验证,结果显示该起重机虚拟现实培训系统可以在降低培训成本的同时大幅提升了培训感官,实验效果良好。

一种基于四叉树的动态多分辨率LOD大规模三维地形绘制研究

四叉树和多分辫率技术是目前表示地形结构和显示地形的最佳方式。在研究以往算法基拙上,基于四叉树的动态多分辫率LOD地形简化方法进行改进,建立了适合分辫率要求的节点评价系统,引入了视线的影响,完善了基于视线的视距标准,使地形渲染更加真实。并借鉴并改进了一种双向裂缝消除方法,有效提高了地形逼真度。

基于区域分解的并行动态LOD构建算法

面向大规模可视数据的高速绘制问题,提出了一种基于区域分解的并行动态LOD(level-of-detail,层次细节模型)构建算法。算法首先改进了传统的渐进网格方法,实现了基于二次误差测度网格简化算法的渐进网格方法;接着提出了一种基于模型包围盒的区域分解算法,实现了原始模型的自适应区域分解;在每个子区域上,并行地执行渐进网格方法,实现了模型的并行动态LOD构建。实验结果表明,该算法可生成高质量的LOD模型,具备理想的加速比和可扩放性;与串行算法相比,该算法有效地提高了算法的执行效率。

虚拟环境中大范围三维地形模型简化方法研究与实现

大范围三维地形模型生成技术是虚拟自然环境和虚拟仿真领域中视景系统的重要组成部分,本文基于真实地形数据的地形生成及实时显示技术,分别介绍了常用的地形简化方法视截体裁剪技术、细节层次模型(LOD)技术和多分辨率纹理贴图(mip-map纹理)技术,并提出了一种基于视点变化的地形模型简化方法——基于视点自动裁剪的多LOD模型生成技术。

月面形貌的3维可视化算法

基于大范围地形可视化算法研究的基础上,对平面geometry clipmaps算法进行改进,利用GPU的顶点着色器实现平面地形向球面地形的投影变换,并综合利用球面视域裁剪、球面视点控制等技术,使geometry clipmaps算法适用于球面海量地形数据的3维可视化;收集处理月球全球影像和形貌高程数据,对算法进行验证,实现月球表面形貌的实时动态3维可视化。试验表明:绘制算法可不受数据量大小的限制、绘制效率高、效果逼真,但存在两极变形较大的缺点。

基于Kriging方法的动态地形反向多级细化研究

针对层次细节模型(LOD)只能实现数据精度低于原始DEM数据的动态地形建模过程,提出了基于Kriging方法的动态地形反向细化方法(Levels Of Backward Detail,LOBD)。该方法提取出需反向细化区域,判断多级细化级别,分析区域的空间属性相关性,根据最优条件拟合变异函数,根据Kriging方法对目标区域进行插值,生成精度高于原始DEM数据精度的区域数据。设计了按独立树结构的插值数据动态存储方式。建模实验表明,新的动态建模方法的细节层次可以比LOD方法至少增加两级,并且保持渲染效率基本不变。

服务式2D、3D结合GIS的核心问题及其解决方案

3D GIS是GIS的发展方向,其研究尚处于基础理论阶段,目前,市场上还不存在成熟的真3D GIS。2D、3D结合是实现3D GIS的一条有效途径。服务式2D、3D结合GIS则是在服务式构架下实现2D GIS与三维可视化技术的无缝结合,即由GIS服务器提供传统的2D GIS服务,客户端提供用户界面及2D、3D数据融合渲染等功能。实现服务式2D、3D结合GIS的核心是如何在网络条件下,进行大规模数据传输及客户端2D、3D数据的实时融合渲染。本文针对此核心问题提出了基于C/S框架的2D、3D结合GIS系统构架,其核心包括基于LOD(Level of Detail)模型的客户端渲染构架及基于双缓存机制的数据服务构架。本文基于此系统构架开发了一个原型系统,使用ArcGISEngine开发了GIS服务端,在World Wind开源软件的基础上,实现了三维客户端。二维GIS服务端为三维客户端提供基本的GIS服务,如查询,缓存区分析等。系统运行结果表明该服务式构架解决了服务式2D、3D结合GIS的关键问题,为进一步构建应用系统奠定了基础。该系统构架亦适用于B/S构架。实践证明在此框架的基础上通过将客户端封装为Web控件可实现基于B/S构架的服务式2D、3D结合。

采煤机3DVR平台三维建模技术研究

以MG900/2210-WD交流电牵引采煤机为例,研究了采煤机3DVR数字化信息平台中的采煤机实时绘制和加速等三维建模关键技术。在传统边折叠算法的基础上,提出一种基于半边压缩的层次细节模型(LOD)的网格简化改进算法,建立了相应的半边压缩顺序的选择策略和误差度量方法;选择压缩到边的某个顶点,省去为确定压缩后产生的新顶点位置而进行复杂的运算和存储,降低了计算新顶点所需的时间和存储空间.结果表明:该算法能够满足采煤机3DVR数字化信息平台实时图形绘制的要求,实现了高效、无损且有连续分辨率的编码.在HP Worksta-tionZ800工作站上建立简化率为65%的模型时,所需的时间为原始模型生成时间的46%.