论文题目: 大规模室外地形场景加速绘制技术研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 计算机应用技术
作者: 李胜
导师: 吴恩华
关键词: 室外场景漫游,实时可见性计算,层次遮挡剔除,多分辨率建模,特征提取,水平线,外存模型
文献来源: 中国科学院研究生院（软件研究所）
发表年度: 2005
论文摘要: 大规模室外地形场景的实时及真实感绘制是图形学与虚拟现实技术中非常重要的研究课题。由高度场数据构成的地表模型代表了地表环境的基本特征,因此对高度场模型的绘制效率是大规模室外场景能否实时绘制的关键。但是由于地表模型具有非常庞大的数据量,有时甚至远远超过了系统内存的容量而无法一次性装载入内存,要达到实时绘制的目的十分困难。即使现在顶级显卡硬件的功能已经非常强大,每秒钟可以绘制的三角形数目突破了百万,但是依然无法通过直接绘制的方式进行交互式地形绘制。实时绘制依赖于有效的虚拟场景加速技术。我们对此问题进行研究,试图在尽量保持图象保真度的条件下,探讨可能的最佳加速方法和加速方法组合,进一步提高地形绘制的效率。针对大规模地形场景在3D地理信息系统、虚拟战场作战演习、逼真的三维游戏以及汽车模拟驾驶中以漫游为主的应用,我们展开以可见性加速为主并辅以层次细节简化、优化数据调度、硬件加速技术等多种加速技术的地形绘制的研究工作。 我们的工作成果如下: ●本文为地形场景提出了一种保守的from-region层次可见性计算方法。层次可见性与高效表示的多分辨率层次模型有机结合,实现大规模地形场景的连续实时绘制。层次可见性在预处理阶段建立,预处理所需存储的信息以及计算开销均小于以往同类算法。利用该可见性信息,在运行时刻剔除相对视点不可见的大块场景,减少了模型LOD处理和绘制的时间。实时阶段的可见性既可以采用点判定方式,也可以针对特定的低空漫游形式采用基于区域方式的判定。同时,可见性预计算是保守的,也避免了因为不恰当的不可见区域剔除导致的视觉误差的出现。而基于四叉树结构的视点相关自适应简化又可以被应用到大规模三维点采样数据模型的绘制中,实现了基于参数空间的点与多边形的混合多分辨率绘制方法。 ●本文提出一种基于水平线(horizon)的实时层叠式遮挡剔除算法。 from-region的可见性预计算虽然可以为应用程序实时运行阶段提供加速,但是其庞大的预处理开销和惊人的存储量还是为实际应用造成了很大的不便,尤其对于海量原始数据进行可见性预计算显然不可行。因此,基于地形场景具有的
论文目录:
摘要
Abstract
目录
第一章 引言
1.1 研究背景
1.2 图形学面临的挑战
1.3 我们的研究工作
1.4 论文组织
第二章 加速技术与地形实时绘制
2.1 各种场景绘制加速技术
2.1.1 通用加速方法
2.1.2 多层次细节模型(Level of Detail，LOD)
2.1.3 几何数据的高效表示
2.1.4 基于图象的绘制技术(Image Based Rendering，IBR)
2.1.5 基于点的绘制技术(Point-Based Rendering，PBR)
2.2 实时可见性加速技术
2.2.1 可见性概述
2.2.2 实时绘制中的可见性
2.2.3 From-point的可见性剔除
2.2.4 From-region的可见性剔除
2.2.5 地形中的可见性问题
2.3 地形的实时绘制技术
2.3.1 地形模型的表达方式
2.3.2 连续层次细节及约束四叉树
2.3.3 ROAM算法与批LOD算法(aggregated LOD)
2.4 其它地形加速技术
第三章 From-region的层次可见性
3.1 基于horizon的地表可见性
3.2 From-region的层次可见性构造
3.2.1 horizon的表示
3.2.2 构建层次可见性四叉树
3.3 加速算法实现与试验
3.3.1 Point-region可见性判定
3.3.2 Region-region可见性判定
3.3.3 层次细节
3.3.4 实验结果与分析
3.4 多分辨率混合模型绘制
3.4.1 P-Quadtrees介绍
3.4.2 P-Quadtrees的建立
3.4.3 模型的LOD控制
3.5 本章小结
第四章 基于地表特征的加速
4.1 相关工作
4.2 地表特征提取
4.2.1 特征提取原理
4.2.2 特征点的提取与山脊线网络的构建
4.2.3 特征的简化
4.3 可见性驱动的CLOD简化
4.3.1 遮挡者的细节层次
4.3.2 层叠式遮挡剔除算法
4.3.3 基于硬件的可见性剔除
4.3.4 连贯性的利用
4.3.5 层次细节选择
4.4 试验结果及分析
4.5 本章小结
第五章 外存地表模型的加速绘制
5.1 引言
5.2 相关工作
5.3 高性能的地形可视化
5.3.1 系统框架概述
5.3.2 场景的多分辨率模型的表示
5.3.3 潜在轮廓的构建
5.3.4 增量水平线
5.3.5 out-of-core数据调度
5.4 实验结果与分析
5.5 快速阴影生成
5.5.1 地形真实感技术
5.5.2 利用可见性加速阴影生成
5.6 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 未来工作展望
参考文献
攻读博士学位期间发表和完成的论文
致谢
发布时间: 2005-07-08
参考文献
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标签：室外场景漫游论文; 实时可见性计算论文; 层次遮挡剔除论文; 多分辨率建模论文; 特征提取论文; 水平线论文; 外存模型论文;