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3D GIS可视化中光照技术的研究与实现

作　者: 耿洪碧
导　师: 魏东
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 3DGIS可视化光照模型阴影明暗
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 25次
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内容摘要

逼真的光照效果绘制一直是三维地理信息系统可视化中一个重要课题,也是计算机图形学的基本问题。一个逼真的光照模型作为一种技术手段既可以让人们在计算机上形象地观察地形模型,还把形象真实、内容丰富的地理模型完美地展现在人们面前,让我们可以更加全面真实的了解所要研究的区域内的地形形态。本文着重介绍了光照模型中的两个模型,局部反射模型和全局照明模型,研究了各模型中的子模型以及其应用领域和衍生过程。并在全局照明模型中添加阴影的应用,在局部反射模型中添加明暗的绘制,做到阴影与明暗的结合,局部反射模型与全局照明模型的结合。在对阴影的计算中,论文从阴影的性质及地平面上的简单阴影研究起,对多种阴影算法做了细致的了解与深入的研究,详细阐述了各算法的实现过程及应用范围。并对论文中采用的光线跟踪算法做了尤其详细的阐述,该算法是在全局照明模型中加以实现的,并添加了隐藏面消除算法,两者在全局照明模型中相结合并推广到对阴影的求解中共同完成了对阴影的绘制。在明暗处理的部分,对以往的两种传统明暗处理方式做了较全面的了解和研究,通过比较两者之间的不同得出了各算法在计算明暗是的优势和弊端。在论文中采用了两者相结合的方式,既解决了效率的问题又对效果有所保证。通过对明暗和阴影的处理,可以看出,在光照模型中是可以通过某种算法实现阴影和明暗的结合,也是可以在不同的模型下实现这种结合。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-16
  1.1 课题背景、目的及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-15
    1.2.1 图像明暗处理的发展  11-12
    1.2.2 光照技术中阴影的处理  12-15
  1.3 论文的主要研究内容  15-16
第二章光照模型  16-27
  2.1 局部反射模型  16-22
    2.1.1 环境光  17
    2.1.2 漫反射和Lambert模型  17-19
    2.1.3 镜面反射和Phong模型  19-22
  2.2 全局照明模型  22-26
    2.2.1 绘制方程  22-23
    2.2.2 辐射光亮度方程  23-26
    2.2.3 全局照明算法的发展  26
  2.3 本章小结  26-27
第三章几何阴影  27-46
  3.1 阴影的性质及地平面的简单阴影  27-30
    3.1.1 阴影性质  27-28
    3.1.2 地平面上的阴影  28-30
  3.2 阴影算法  30-37
    3.2.1 投影多边形或投影扫描线  30-31
    3.2.2 阴影体  31-34
    3.2.3 从光源变换导出阴影多边形  34-36
    3.2.4 阴影Z缓冲器  36-37
  3.3 在全局照明模型中求阴影  37-45
    3.3.1 基本模型及算法  37-38
    3.3.2 光线跟踪算法  38-40
    3.3.3 用光线跟踪求阴影  40-45
  3.4 本章小结  45-46
第四章明暗处理  46-62
  4.1 恒定光强的绘制与明暗处理  46-47
    4.1.1 恒定光强的多边形绘制  46
    4.1.2 恒定明暗处理方法  46-47
  4.2 用插值法对明暗的处理  47-51
    4.2.1 Gouraud明暗处理  47-49
    4.2.2 Phong明暗处理  49-50
    4.2.3 明暗处理的比较  50-51
  4.3 改进明暗处理方法  51-56
  4.4 几种明暗处理效果的比较  56-61
  4.5 本章小结  61-62
第五章结论  62-63
参考文献  63-65
在学研究成果  65-66
致谢  66

3D GIS可视化中光照技术的研究与实现

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