基于能量函数基元提取的建筑物LOD2模型自动生成方法

近年来,随着实景三维中国和数字中国的快速发展,建筑物三维模型重建已成为智慧城市建设的重要环节。本文提出了一种全自动建筑物LOD2模型生成框架,旨在解决城市级实景三维场景中建筑物LOD2模型生成的难题。为了自动提取大场景建筑物对象,首先利用场景正射影像,通过图像分割获取建筑物的边界信息;然后使用改进的增强型平面区域分割方法提取高质量的分割平面,并利用混合线性模型对分割结果进行优化,能够更好地处理城市建筑物的局部破损和重建错误等问题。试验结果表明,本文算法生成的建筑物LOD2模型质量和效率更高,能够应对城市建筑模型的复杂情况,得到更稳健的重建结果。

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。

基于九宫格的累进LOD地形绘制算法

为减少地形绘制中地形分割与视点中心块分割的次数,提高绘制效率,提出了九宫格地形快速绘制算法.利用九宫格的特性建立地面多分辨率"块"结构,将每次分辨率变换都集中在周围8格中,使地形分割与视点中心块分割合并为1次;九宫格分层结构使多分辨率模型中模型细节的处理和绘制三角形的个数以17/81的倍率递减,提高了运算速度.提出了边界裂缝消除算法,以修正多分辨率模型产生的裂缝,并对九宫格算法进行了性能分析和误差评估.实验结果表明,当分层数为3时,该算法在保持视觉效果的同时,比四叉树算法的绘制效率提高约14.7倍.

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。

LOD和多边形表面简化

综述了利用层次细节模型(LOD)技术对多边形表面进行简化的最新技术。从多边形场景和复杂几何模型的应用角度对最新简化算法的优劣性进行了比较并对未来的研究趋势进行了展望。

基于点删除的地形TIN连续LOD模型的建立和实时动态显示

介绍了一种对于地形不规则三角网 (TIN)建立层次细节 (LOD)模型和实时动态显示的方法。按照给定的条件通过重复执行顶点删除和局部三角化 ,对TIN中的点和三角形数据结构进行调整 ,建立地形TIN的连续LOD模型。在显示的过程中 ,根据视点的远近从上述LOD模型自适应地获取和显示所需三角形 。

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。

地形TIN模型的实时连续LOD算法设计与实现

为了实现基于不规则三角网(TIN)地形模型的动态细节简化模型,文中介绍了一种有效的方法,即在一种新的三角网数据结构基础上,通过重复执行模型中边的"折叠"(即顶点"合并")操作,预先计算模型中每个顶点"重要性"值,根据"重要性"对模型的三角形和顶点列表进行重新排序并将结果存储在数据结构中。在显示过程中,根据对地形的精度要求和事先存储的结果自适应地快速获取所要显示的顶点和三角形,实现TIN模型的实时动态构网显示。基于该算法,在两个不同细节的TIN模型进行过渡时可以进行快速线性插值,实现了不同细节模型间的连续过渡。

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。

QTL作图中零假设检验统计量分布特征及LOD临界值估计方法

研究QTL作图中零假设检验统计量分布特征,可以帮助我们选取合适的LOD临界值,以控制全基因组显著性概率水平下犯第一类错误的概率。本文利用模拟方法,研究了QTL作图中单个扫描位点的似然比检验(LRT)统计量在零假设下的分布特征、影响最大LOD统计量累积分布的因素以及不同群体在不同标记密度下有效独立检验次数与染色体长度的关系。结果表明,在定位加显性效应QTL的一维扫描和定位上位性互作QTL的二维扫描中,单个扫描位置上的LRT统计量均服从卡方分布,其自由度等于检测QTL遗传参数的个数;染色体个数、群体大小和表型测量误差方差对零假设下检验统计量的分布没有影响,即不影响LOD临界值的选取,而群体类型、标记密度和染色体长度有明显影响,BC1、RIL和F2三种类型的群体中,BC1群体的临界值最小,F2群体的临界值最大,标记越密染色体越长,对应的LOD临界值越大;QTL一维扫描中有效独立检验次数与染色体长度呈正比,二维扫描中有效独立检验次数与染色体长度呈二次幂关系。借助Bonferroni矫正,给出了全基因组显著性水平与单个扫描位点显著性水平间的关系,因此,研究者可根据作图群体的群体类型、标记密度和基因组长度,很方便地确定特定全局显著性概率水平下的LOD临界值。

基于改进四叉树分割和结点存储的LOD算法

多层次细节(LOD)算法作为目前使用最多的地形数据简化算法,对提升渲染速度加快场景可视化有着重要作用,而其中以基于四叉树的LOD算法应用最为广泛。通过对以往算法的研究,提出一种对四叉树的分割和结点存储结构同时进行改进的LOD算法。该算法通过减少误差判断次数加快了四叉树的生成速度,同时改变传统的结点存储方式,降低了数据的冗余存储。

嵌入式GIS中基于LOD的地图数据组织模型设计

为实现嵌入式GIS中实时地图显示,设计了一种适合嵌入式环境基于LOD的地图数据组织模型。主要是针对嵌入式设备硬件条件限制,在综合考虑屏幕显示尺寸和地图显示比例尺的基础上,对矢量和栅格地图数据进行了LOD分层、压缩、分块和建立索引等一系列处理。该模型已被应用于多个嵌入式GIS中。通过实际应用表明,其能很好地满足嵌入式环境下实时地图显示的要求,可以提高地图显示速度和改善显示效果。

虚拟环境建模中层次细节(LOD)的优化

基于层次结构的动态简化方法 ,根据视点的变化 ,提出了优化的求精算法 ,能够实时连续的转换LOD模型 ,从而提高虚拟环境中实时仿真的效果。辅助介绍了层次细节技术适用范围。同时对不同简化算法作了比较 ,给出了一个比较直观的明细表。

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∶50000地形图范围的三维可视化,有效提高了动态显示效果。

一种基于边折叠的LOD自动生成算法

多细节层次(LOD)是实时图形生成的一项重要技术。介绍了几种典型的多细节层次模型的自动生成算法,在此基础上提出了一种基于边折叠的多边形网格模型简化算法。实验表明,这种网格模型简化算法能在损失很少的屏幕像素误差的前提下提高图形绘制速度,是一种简单且有效的LOD自动生成算法。

基于LOD控制与内外存调度的大型三维点云数据绘制

通过结合基于视点的细节层次(level-of-detail,LOD)控制技术和内外存调度的数据控制策略,实现大型三维点云数据在一般配置PC机上的实时交互浏览.首先将输入点云分为大小相等的若干块,然后对每块数据分别建立误差控制下的多分辨率数据结构,并进行内外存分配.在交互绘制中,通过用户视点来确定当前的感兴趣区域,以控制模型表面的细节层次分布.该算法不但可以实现大型点云数据的实时交互绘制,而且可有效地提高一般点云数据绘制时的内存使用效率.

基于深度八叉树的三维数据场LOD可视化

提出了广度八叉树、深度八叉树概念,分析了它们逻辑结构和存储结构,探讨了这两种数据结构在三维数据场可视化中的应用,把深度八叉树应用于三维数据场LOD体绘制算法中。算法在某三维震波数据场进行了体绘制实验,并与传统方法进行了比较分析。结果表明,该方法通过逐层简化细节来减少场景的复杂性,提高了渲染效率,将全局和局部体绘制相结合,既提高了绘制速度,又实现了精细观察。

一种基于不完全四叉树的LOD生成算法

为了实时地绘制大规模地形数据,提出了一种改进的实时连续LOD生成算法。该算法首先采用Mortan码的编码方式对地形数据进行简化,并利用不完全四叉树存储简化后的高程数据;然后根据视点位置和网格空间对象误差的关系建立基于不完全四叉树的LOD模型,同时采用逐层找邻法调整不同层次之间的裂缝,并给出了寻找不同类型邻居的实现过程;最后采用背面剔除算法将起伏地形的不可见部分去除。实际编程时,由于采用了H ilbert填充曲线方式存储四叉树结点,并采用隔层四叉树方式访问结点数据,从而提高了大规模地形的绘制效率。使用该方法描述荆江地区的地形,取得了良好的绘制效果。

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。

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。