大规模森林场景的实时绘制及动态模拟.pdf

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1、大规模森林场景的实时绘制及动态模拟论文作者签名：指导教师签名：论文评阅人1：评阅人2：评阅人3：评阅人4：评阅人5：答辩委员会主席：委员1：委员2：委员3：委员4：委员5：⑧齐东旭＼教授＼澳门科技大学吴恩华＼教授＼澳门大学吴威＼教授＼北京航空航天大学隐名评阅答辩日期：二。一一年三月一一院一院一院一院一学院一学一学一学一机学一机一机一机一算理一算一算一算一计学一计一计一计一学大一学一学一学一大江一大一大一大一业浙一江一江一江一工墼递进进粗韭瓢一墼坠惭叭一遨遨遨煅里坠扒一坠博汪一新一结一若一佳一刘一冯一童一绪

2、一一秦●“q■，，，o；1Real-TimeRenderingandDynamicSimulation0fLarge-ScaleF0restScenesAuthor’ssignature：Supervisor’ssignature：ExtemalReviewers：DongxuQi＼Professor＼MacauuniVersityofscienceandTechnologyEnhuawh＼Professor＼uniVersityofMacauwdwu＼Professor＼BeihangUIliVersi

3、tyAnOnymOusAnonymousExaI】血ningCommitteChai印erson：Guozha0wang＼Professor＼zhejianguniVersityExamningCommitteMembers：xinguoLiu＼Professor＼zhejianguniVersityJieqingFeng＼Professor＼zhejianguIliversityRuofeng1’ong＼Professor＼zhejiangUniVersityxujiaQin＼Professor＼zhe

4、jianguniVersityofTechnologyDateOforaldefence：March2011浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得浙江大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：学位论文版权使用授权书年月日●本学位论文作者

5、完全了解浙江大学有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日、：．：．．浙江大学博士学位论文摘要摘要：’j』：+‘自然场景的实时商保真绘制是计算机图形学的主要研究方向之一，在数字娱乐和虚拟仿真等方面有着广泛的应用。大规模动态森林场景是自然场景不可或

6、缺的重要组成部分；’一‘．由于其巨大的数据量和极高的计算复杂度导致目前的计算系统难阻实时地处理这类场景。因此，如何实时绘制和模拟大规模动态森林场景已成为图形学的一个挑战性问题。-‘大规模森林场景的实时绘制和动态模拟的困难主要在于两个方面：一是其庞大的数据≈‘t：j．：规模需要耗费巨大的内外存资源，二是千万级甚至亿级的可见面片需要实时处理。现有的算法尚不足以实时处理规模在10万棵树以上的森林场景。为此，本论文提出了一套完全基j。于G】PU的森林场景优化、绘制和动态模拟方法。其基本思路是利用图像与几何的混合方

7、式i来表达树模型，经树模型实例化的森林场景被自适应地组织成为适合G】PU并行处理的深度，．．．ii：．图像块流(D印thQuadS雠锄)，这些深度图像块既可用于视点相关的森林绘制，又可过程式地随风力变化改变位置来模拟树木的运动效果。实验结果表明，所提出的方法在低存储空间消耗、低显存消耗、低CPU工作负载的情况下实现了规模从数十万棵树至上百万棵树森林场景的实时绘制和动态模拟。本论文的主要贡献包括以下三个方面：j‘·．-·提出了一种基于深度图像并适用于G】PU并行计算的树模型表达方式。树模型是森林。．‘。·：

8、场景的基本元素，其数据复杂度直接关系到森林场景实时绘制和动态模拟的效率。√我们多方向地采样几何树模型获取深度图像，然后对深度图像进行剖分建立带纹理!：_．．÷的多分辨率深度网格。通过遍历邻近采样方向的深度网格，即可快速地绘制出逼真：’的树木。这种表达方法的优点是绘制效率与原几何模型的复杂度无关，仅与深度块。．．的数量相关。而且可借助于G】PU的并行流水线进行加速，在近距离观察时能很好地⋯’。．·一，’还原树模型的几何细节，远距