基于Delaunay三角网的大比例尺地形改造

论文摘要

虚拟现实技术在战场环境仿真中的应用给指挥员提供了一种全新的认知战场的手段,而对战场地形环境各要素模拟的逼真度、精确度也直接影响指挥员通过虚拟战场环境认知地形的效果。地形的动态变化对作战仿真的逼真度和可信性有着重要的影响,而对地形的利用直接或间接影响甚至决定军事行动的过程和结果。目前大多数大比例尺地形建模所采用的方法是:以数字地图的坐标和高程数据为基础构建DEM,再贴上高分辨率地图纹理、仿真纹理或影像纹理,从而构成基础地形;然后对部分建筑物或独立地物单独建模,“放置”于地形之上。这种方法可以满足一般的视觉要求,但仍有相当多的局限和不足。比如基础地形一旦生成很难根据需要实时改变、地物与地形不能很好匹配、造成仿真精确度下降等。本文设计了一个地形改造算法,该算法以Delaunay三角网地形为基础,通过对地物的特征提取,将地物与地形的关系转化为约束线段或约束多边形与地形网格的关系,通过在Delaunay三角网地形中插入约束线段的算法将地物与地形融和,当地物高于或低于地面时,根据地物与地形的高程差定义了一个地形修正函数,地形依据该函数调整各点地形高程,并在必要时对地形点进行加密,使得地物与地形更加平滑自然地结合起来。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 虚拟地形环境的特征和应用
• 1.2.1 虚拟地形环境的特征
• 1.2.2 虚拟地形环境的应用
• 1.3 虚拟地形改造的研究背景
• 1.3.1 什么是虚拟地形改造
• 1.3.2 虚拟地形改造的研究意义
• 1.4 国内外研究现状
• 1.4.1 国内研究现状
• 1.4.2 国外研究现状
• 1.4.3 国内外研究现状总结
• 1.5 论文主要内容及组织
• 第二章 大比例尺地形环境建模技术
• 2.1 虚拟地形环境建模概述
• 2.2 三维地形建模一般方法
• 2.2.1 RSG地形建模方法
• 2.2.2 TIN地形建模方法
• 2.2.3 RSG和TIN混合建模
• 2.3 基于Delaunay三角网的地形建模
• 2.3.1 Delaunay三角网的相关定义
• 2.3.2 Delaunay三角网构网算法
• 2.3.3 约束Delaunay三角网（CDT）
• 2.3.4 Delaunay三角网地形的简化
• 2.3.5 地形LOD模型
• 2.4 虚拟地形环境构建中地物要素建模方法
• 2.4.1 居民地建模
• 2.4.2 植被的建模
• 2.4.3 水系的建模
• 2.4.4 道路的建模
• 2.5 虚拟地形环境构建中的其他技术
• 2.5.1 场景特效
• 2.5.2 碰撞检测
• 2.6 现有地形地物融合算法评价
• 2.6.1 基于约束线段的地形地物融合
• 2.6.2 基于裁剪算法的地形地物融合
• 2.7 本章小结
• 第三章 地形实时改造算法的设计及实现
• 3.1 算法的总体设计
• 3.1.1 算法实现目标
• 3.1.2 算法思路
• 3.2 地物特征提取
• 3.3 CDT算法的实现
• 3.3.1 数据获取方法
• 3.3.2 基本类型定义
• 3.3.3 约束线段类及三角网类的定义
• 3.3.4 三角网构网的实现
• 3.4 地形修正算法
• 3.4.1 修正算法设计
• 3.4.2 修正网的建立
• 3.4.3 修正模型及地形点修正值的确定
• 3.4.4 顶点加密
• 3.4.5 效率改进
• 3.5 本章小结
• 第四章 地形实时改造算法的试验
• 4.1 点特征地物插入
• 4.1.1 一般点特征地物插入
• 4.1.2 点特征地物插入算法特殊应用──弹坑的生成
• 4.2 线特征地物插入
• 4.2.1 单线特征地物插入
• 4.2.2 双线特征地物插入
• 4.3 面特征地物插入
• 4.3.1 一般面状特征地物的插入
• 4.3.2 外部模型与地形的融合
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于地形改造算法的试验平台构建
• 5.1 目标
• 5.2 模块组成
• 5.3 试验结果
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作
• 致谢