大规模三维地形实时绘制关键技术的研究与实现

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1、大连理工大学博士学位论文大规模三维地形实时绘制关键技术的研究与实现姓名：杜金莲申请学位级别：博士专业：计算机应用指导教师：迟忠先20030401摘要大规模地形豹实对绘制技术是羁翦人们广泛关注和研究豹热点课题，它的应用涉及骜鲡战场环凌嵇襄、蠛枣景翳澳燕、虚援旅游、茨浃凝宓、户骜镑彀、影筏籁东、纛羧现实等众多应用领域。多分辨攀模型是目前媳形实时显示的主要技术，本文良多分辨率模烈为基础，对懿现大规模地形实时绘制的必键技术，包括地形多分辨率模型生成拽术、大规模地形的流茂处理技术及地形豹纹理组织觏映射技术等进行了系缝的探讨和

2、研究。避渗多劳辩率摸鍪戆雯或算法蒋粪较多，著名戆嘉：蠡适应往琵旃褥舞法蕊oA瓤)、基予视点的累遵梅两法愀M)，基于西叉树的自适虚削分算法{三}及蒸予各算法的器释改麓I算法等等。假目前人们对辫法的更新及敬进主要是从数据结构的缃度来考虑，对简化礁则没有做实质性的改进。鞫前地形多分辨率模型生成算法所使用的简化准则均魁罔z臻标舞莛表魏溅形壤糙凄及带悫弱稷熹韵鼹离这嚣个粼素揍或嚣，这癸萃一接惑整黪篱纯准剃的缺点怒不能很荮地傈特地形的特征，造成简他麓地形失真螭发过大。本文根据光能衰减原理，从人的视觉效果出发，认为由于地形丽片辐

3、射的光能将随着距离擞加而不断衰减，所以距离视点较遄处的面片辐射至n观点的光能必然很微弱，这样就可以将运簸靛覆痔台劳箴较大魏垂片，默蔼运至《翁健逸形魏嚣效。在建基磁上，奉文将煮豁襄减鸯魏形的褪糙菠相结合。提嬲了更蕊除合裰觉效果旃溉形箍纯难粼。该准剐根摇人舱视馓效果对地形进行合理地简化，能非常好地保持地形豹特征，因而黼化后地形的必疑度小，有效地减少嶷时绘制时图像的跳跃现簸。对于麦囊模(不驻一凌煎避行筵理熬)斑澎嚣实靖绘艇，蟊蠡有鬻滚式豢据楚瑾搜拳；繁～耱流式数据处理技术燕基于对数掇避行分头诵凌媳悉怒，首懋将逡形鼗攥分裁

4、成～定大小的块，遴行时每一个数据块以最简的细节层次(分辨率)调入，然后进行简化；第二种流式数据处理技术是农简化过程中进行数据的累进调度操作。本文通过对两种流式数据楚理鼓零粥魄较嚣餐繁=秘滚式处瑗技零在数据处理过程孛，数攥疆鏖与多分辨率模鍪静生残两个臻鼹模块蘩裔褥太紧密．焱葫巍上楚予蠢藕台状态，其数蕹羲赎矮蠡及数据结构也都过于庞大，同时过多的数撼调度操作对服务器的性能骚求较高，另外这种数据处理技术燕观起来也比较困难。丽第～种流式处瑷技术尽管一次调入的数据激稍大，餐其数蠢灞度鸯多分辨率摸墼豹生成衣劢憩上是鞠置猿立夔，蘩

5、果楚理褥当更容器奁实际工程孛霭剿成功兹痤瘸，对于它瓣蜜觋，Lindsm)m提窭了稳爆蹬叉褥及三燕形二叉树进行地形数据组织并利用多线程机制进行数据调廉与简化的流戚处理方法，德该方法的缺点是：冀数据结构依赖于地形的物理分割，因此数据结构庞大；多分辨率摸型生成瓣诗霎量瞧铱毅予魏理分割麓粒痉，鄂秘避分割救发羧褪薅，数据范疆增大，诗舞量会急联增热；该方法不链实璃搂墼翦凄爨裳臻。必了兔鞭Lindstrom方法靛铗熹，本文提出了一种新的流式数据处理方法。通过利用视景体参数对调入数据的粒度进行邂辑划分并建立由四檬四又树组成的地形多

6、分辨攀模型的数据结构，该流式数据处理方法消除了数摇绩拷对娥形錾理分割髂姣羧牲，缨小了多分辨攀模型豹数据继梅，实褒了多分辩率模墅兹堰餐生成，簌瑟撬寒蟪形多分辨率壤羹翡生戚效率，采恩遴辏诱入粒震瓣数掘谶行流式处理，使得模型生成的计算量m比较稳定，不辩依赖于地形的物理分割糙鹿；该方法采用的多分辨率模型避涟合于并行处理模式，程熙有多处理器的并行处理嗣：境中，可游各数据块分配绘不同的处理器，这也是Lindstmm魏处理方法不具骞豹特点。对于真安感地形的绘制，是三维地彤绘制的最高鹤标，也是科研人员们一溉努力研究抟极具携战一建靛

7、课题。篷靛一耱普遍使孀熬方法是铡鼹纹理映射技术将二维正瓣影攘嚣澳越囊三雅遮形蒺鐾上，鼠嚣生感较楚囊实翁遗袭瘸穰。簿绽醴羧鼓逶行然帮嚣方法燕要有两种itiling技术(贴方砖)鄹纹理坐标绕转技术。由于利用纹理坐梧绕转技术进行纹理映射时计算量火，消耗内存多，需用高端的嗣形工作站浅撩。所以目前在普通的PC枫土嶷现实时三缝地形纹理映射主要采用Tiling技术。该技术瓣典型代表是Jonathan予2000年鬟壅翡缀攘三爱影霞屡纂主兹毅彩嚣积选爨纹理缀爱懿映射方洼。很该方法存在以下缺点：纹理映射计辣墩较大、纹理映射没有考虑距离

8、对视觉的影响，调入的纹理数据太多。本文在对目前Tilhag技术充分研究的基础上，提出了一种新的地彤纹理组织及按速映射方法，该方法邋道设置不同级别的逸形纹攥，芽褥每一缀邈形绞灌数据趸嚣叉褥进孬整缓，形成多缓绞臻露叉舞，然鹰透蓬对纹理靼叉舞蒙剿熟选雾实现地形纹理的映射；在纹壤数据的调入方法上提出了利用地形多分辨率模型中备层绘制节点数与多分辨率模型总节点数的比值决