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大规模多分辨率约束四叉树地形建模及可视化

作　者: 孙佳
导　师: 吕梦雅
学　校: 燕山大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 大规模地形 多分辨率 约束四叉树 量化压缩 三角形条带化
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


大规模地形实时可视化在实时仿真和地理信息系统中占有重要地位。遥感技术和卫星技术的发展,使得获得高分辨率的数字几何高程数据成为可能,造成地形数据精度越来越高,数据量达到海量的数据级。因此,要实现大规模地形的实时真实感漫游,必须构建合理的数据组织和调度体系,进行多分辨率建模。这也是当前国际学者在地形仿真研究中的研究重点。本文旨在构建大规模多分辨地形模型的同时,实现实时真实感漫游,选题对大规模地形实时可视化具有重要的理论和现实意义。首先,在学习经典的地形建模理论及算法的基础上,大量阅读并分析国际学者的最新研究成果,采用分块分层多分辨率地形组织结构,结合Pajarrola提出的约束四叉树思想,设计多分辨率分块分层约束四叉树结构。其次,为使多分辨率约束四叉树结构的应用范围更为广泛,考虑实际场景环境中视点移动速度及地形信息的重要程度对漫游效果的影响,引入漫游速度和地形关注度因子重构节点评价函数,保证漫游时地形绘制的实时性以及场景中关注度较高的地形信息失真最小;引入基于GPU的遮挡剔除算法,尽量减少CPU和GPU的空闲时间;为了实现漫游过程中地形网格的平滑无缝过度,采用基于视距的缩减剖分方法来消除裂缝。然后,在构造的地形模型基础上,为了提高地形的绘制效率,对地形的顶点数据位置信息进行量化压缩,结合新的三角形条带方法组织顶点数据,以减少冗余数据的传输。最后,为检验多分辨率约束四叉树模型结构在大规模地形实时漫游过程中的效果,设计并实现了大规模地形实时可视化系统。实验结果显示该系统能够以较高的恒定帧率进行实时漫游并且获得较好的绘制效果,达到了预期效果。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-19
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-17
    1.2.1 地形主流建模技术研究现状  11-15
    1.2.2 地形数据压缩技术研究现状  15-17
  1.3 主要工作和预期目标  17
  1.4 论文结构  17-19
第2章 大规模多分辨率约束四叉树地形建模结构的设计  19-28
  2.1 大规模地形分块多分辨率建模方法的选取  19-22
    2.1.1 视点相关地形LOD 的绘制  19-20
    2.1.2 大规模地形海量数据组织与调度剖析  20-21
    2.1.3 大规模地形分块多分辨率建模存在的问题  21-22
  2.2 约束四叉树思想的借鉴  22-23
  2.3 多分辨率约束四叉树分层分块结构的设计  23-27
    2.3.1 大规模地形可视化漫游的难点总结  24
    2.3.2 多分辨率约束四叉树分层分块地形建模  24-26
    2.3.3 分层分块结构下数据组织  26-27
  2.4 本章小结  27-28
第3章 大规模地形绘制效果的优化  28-37
  3.1 基于视距的缩减剖分裂缝消除方法设计  28-31
    3.1.1 多分辨率约束四叉树结构下的T 型裂缝问题  28-30
    3.1.2 基于视距的缩减剖分裂缝消除方法的实现  30-31
  3.2 基于GPU 的遮挡剔除算法的设计  31-33
    3.2.1 地形剔除算法存在问题分析  31-32
    3.2.2 基于GPU 的遮挡剔除算法实现  32-33
  3.3 节点评价系统的改进  33-36
  3.4 本章小结  36-37
第4章 基于三角形条带的顶点数据量化压缩技术的提出  37-45
  4.1 顶点数据量化压缩技术的提出  37-41
    4.1.1 三维几何数据压缩思想分析  37-38
    4.1.2 顶点数据量化压缩需要解决的问题  38-39
    4.1.3 顶点数据量化压缩技术的设计  39-41
  4.2 新的三角形条带方法的设计  41-44
    4.2.1 三角形条带化的优点  41-42
    4.2.2 新的三角形条带方法的实现  42-44
  4.3 本章小结  44-45
第5章 大规模地形实时可视化系统的实现及应用  45-64
  5.1 实验平台的搭建  45
  5.2 大规模地形实时可视化系统的设计  45-49
    5.2.1 大规模地形实时可视化系统功能结构设计  45-47
    5.2.2 大规模地形实时可视化系统界面设计  47-49
  5.3 大规模地形实时可视化系统的实现  49-53
    5.3.1 地形数据预处理流程  49-50
    5.3.2 地形数据存取流程  50-51
    5.3.3 地形构网建模流程  51-53
    5.3.4 地形绘制流程  53
  5.4 实验结果分析  53-62
    5.4.1 多分辨率约束四叉树地形数据组织方法结果分析  54-55
    5.4.2 地形绘制优化效率结果分析  55-59
    5.4.3 视点漫游能力结果分析  59-62
  5.5 本章小结  62-64
结论  64-66
参考文献  66-70

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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