Delaunay三角剖分方法在三维地形可视化中的应用

论文摘要

随着“数字地球”理念的提出,三维地形可视化技术作为一种能够直观、真实地表示地形特征和三维信息的高新技术,正显示出强大的生命力和广泛的应用空间。本文系统地介绍了三维地形可视化的基本理论,数字地形模型的建立,三维空间Delaunay三角形剖分生成算法,OpenGL的工作原理及相关技术等。而三维地形可视化技术的核心内容是三维实体模型的构建,因此本文在研究了三维地形建模和Delaunay三角形剖分方法的理论基础之上,提出了一种改进的Delaunay三角剖分生成的生长算法,在Windows XP系统环境下,运用Visual C++6.0编程平台,结合性能优越的开放式图形编程接口OpenGL,实现了一种基于生长法的三角形剖分算法,并用该算法实现了三维地形可视化系统。本文主要实现了数据的读取,运用实现的基于生长法的Delaunay三角剖分算法构建形成三角网,进而三维显示地形模型。并运用OpenGL的相关函数对生成的地形模型进行透视投影变换、纹理映射等渲染处理,实现纹理映射、三维图形输出、漫游、旋转、缩放等功能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.3 本文的主要内容及创新点
• 1.4 本文的主要结构
• 第二章 三维地形可视化技术
• 2.1 三维地形可视化技术的发展历程
• 2.2 三维地形可视化研究现状
• 2.3 三维地形可视化的一些相关技术
• 2.3.1 虚拟现实技术
• 2.3.2 数字摄影测量（Digital Photogrammetry）
• 2.3.3 三维图形绘制技术
• 2.3.4 遥感技术（Remote Sense）
• 2.3.5 地理信息系统
• 2.4 本章小结
• 第三章 数字地形模型（DTM）
• 3.1 数字地形模型简述
• 3.1.1 DTM 的数据采集方式
• 3.2 数字高程模型DEM
• 3.2.1 DEM 的简述
• 3.2.2 DEM 的数据采集
• 3.2.3 DEM 的表示方法
• 3.2.4 DEM 的特点及其应用
• 3.3 DEM 的表示模型
• 3.3.1 规则格网模型（Regular Square Grid，RSG）
• 3.3.2 等高线模型
• 3.3.3 不规则三角格网模型
• 3.4 本章小结
• 第四章 三角剖分理论基础
• 4.1 VORONOI 图的定义及其性质
• 4.2 三角剖分与DELAUNAY 三角剖分
• 4.2.1 二维平面的三角剖分定义
• 4.2.2 三维平面的三角剖分定义
• 4.2.3 Delaunay 三角剖分的准则与特性
• 4.3 凸壳的基本概念
• 4.4 局部最优化处理LOP
• 4.5 三维空间DELAUNAY 三角剖分的生成算法
• 4.5.1 Lawson 的逐点插入法
• 4.5.2 分治算法
• 4.5.3 三角形生长算法
• 4.5.4 不同Delaunay 三角形剖分算法时间复杂度的比较
• 4.6 本章小结
• 第五章 改进的DELAUNAY 三角网生长算法
• 5.1 改进算法的分析及具体实现
• 5.2 对数据的分析
• 5.3 用GRAHAM 扫描算法及改进算法生成凸壳
• 5.4 索引离散点
• 5.5 动态圆心算法分析
• 5.6 DELAUANY 三角网生成过程
• 5.7 算法实验结果及分析
• 5.8 对本算法的一些说明
• 5.9 本章小结
• 第六章 三维可视化地形建模和OPENGL 实现
• 6.1 OPENGL 的概述
• 6.1.1 OpenGL 在Windows 操作系统下的工作原理
• 6.1.2 OpenGL 的库函数分类
• 6.2 DEM 可视化的图形学理论基础
• 6.2.1 建模
• 6.2.2 图形学中的坐标系
• 6.2.3 变换矩阵
• 6.2.4 三维图形变换的基本过程
• 6.2.5 光照模型
• 6.2.6 纹理映射
• 6.3 基于OPENGL 的三维可视化地形系统的实现
• 6.3.1 系统实现的功能模块图
• 6.3.2 地形可视化系统的实现环境与算法分析
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢