大体量集中三维模型的Cesium渲染性能优化

在Cesium中展示大体量集中的三维模型需要进行渲染性能优化。Cesium原生方法效果不稳定,同时会降低渲染效果。为了尽可能避免该问题,提出相机状态变化期间高性能渲染机制,在相机状态变化期间停止加载图元,且仅在此期间采用会降低渲染效果但可提升性能的参数设置与算法,保证模型加载期间的渲染效果。同时提出基于堆的三维瓦片绘制命令限制方法,通过该方法可直接限制绘制命令数量,降低GPU计算量。实验证明,相机状态变化期间高性能渲染机制可行。在该机制中提升最大屏幕空间误差(max screen space error,MSSE)以及限制绘制命令对提升渲染性能的效果均显著优于降低分辨率比例(resolution scale,RS)。而限制绘制命令对渲染性能提升的稳定性优于提升MSSE。

基于视觉原理的多分辨率地形生成准则

目前多分辨率地形的生成准则主要是屏幕空间误差或其变相表达的地形粗糙度,但该类误差准则仅适于对近处的地形进行简化.为了能对远处的地形进行简化,因而从能量传播的角度出发,提出了一个适合对离视点较远的区域进行简化的残余能量准则,同时将其与屏幕空间误差相结合,建立了一个基于视觉原理的多分辨率地形生成准则,并给出了一个基于四叉树结构的实时生成算法.实验表明,该算法能有效减少三角形的数目,并能适合于大规模地形的实时显示应用.

GPU构网的GeoMipMap地形无缝绘制算法

针对传统CPU实时构网算法和预处理阶段构网算法速度较慢问题,提出一种GPU构网的GeoMipMap地形渲染算法。算法的构网阶段由GPU实现,将CPU从繁重的构网工作中解放出来,并大幅度减少CPU向GPU传输的数据量,提高地形的渲染速度。整个地形分成大小相等的若干地形块,每个地形块又分为内部及四条边共五部分,对这五部分按分辨率不同分成多个细节层次,为每个细节层次计算空间误差,渲染时各部分根据屏幕投影误差选择细节层次,所构网格更加符合地形表面特征。考虑到GPU构网算法的高度并行性,采用一种新的裂缝处理方式,四条边的屏幕投影误差以边上顶点的空间误差计算,使得相邻块对于共享边的细节层次的计算结果相同,从而保证相邻块间无裂缝,且网格连续。实验结果表明该方法能够以较高的质量完成大规模地形的实时平滑漫游。

一种基于硬件tessellation的地形绘制算法

为了提升地形模型的几何精度和渲染出更加逼真的视觉效果，提出了一种基于硬件tessellation的屏幕空间自适应地形绘制算法。在tessellation控制着色器里，使用patch包围球的屏幕空间投影误差和地形起伏因子作为LOD评估标准，保证了对原始地形较高的逼真度。在tessellation控制着色器上对位于视锥体之外的patch进行剔除操作，减小了所需绘制的多边形数量。实验结果表明，本文的算法具有较好的屏幕空间自适应性和较高的绘制效率，适合大规模三维地形的实时绘制。

基于跨越式HLOD的倾斜摄影模型快速可视化方法

为了在浏览器上实现大规模倾斜摄影模型的可视化,针对传统分层层次细节模型(HLOD)在绘制过程中需要逐级遍历所需分辨率之前的每一级别分辨率的瓦片,逐步细化到所需分辨率的局限性,参考MRF数据格式设计一种适合网络传输和应用的三维模型数据格式,提出一种面向具有静态LOD三维模型数据的快速绘制方法,可以使基于Web GL的三维地学浏览器引擎在加载模型瓦片数据时,根据视点位置和屏幕空间误差动态越过无需绘制的层次,实现跨越式调度和渲染.实验表明,该方法配合内外存调度、遮挡剔除等加速策略可以有效地降低浏览器端的下载数据量,减少网络请求和内存占用,同时减轻客户端的渲染压力.

基于LED灯矩阵的可见光通信发射系统

为降低手机摄像头接收可见光信号的难度,研制了一套新型发光二极管(LED)灯矩阵可见光通信发射系统。创新性提出通信灯与定位灯结合的灯矩阵排布结构,并自主设计了隔帧加载全亮灯光画面的特殊编码方式,实现光信息并行传输的同时保证照明效果。利用Matlab仿真软件对系统的照明与通信性能进行仿真分析,并对通信性能进行实验测试。结果表明:发射系统在2次有效信息传输中穿插一帧全亮画面,可以满足照明需求,且传输误码率较低,通信性能较好。