三维地形显示与应用的基础研究

论文摘要

虚拟现实（VR—Virtual Reality）技术是一种新的人机交互技术,也是近年来发展很快的一门学科,其目标是使用户置身于一个由计算机生成的虚拟环境（VE—Virtual Environment）中,其基础与核心是构造由三维视景组成的“真实”虚拟环境以及与这个环境进行交互。虚拟现实技术中视景（虚拟环境）的建模（Modeling）与绘制（Rendering）始终是研究的重点,也是首要考虑的核心问题。在三维地理信息系统（Geography Information System,GIS）中,快速、逼真地模拟现实场景是研究的重要内容之一。因此如何获得精确的场景数据和逼真的场景显示是研究的关键问题。论文对三维地理信息系统中模型的数据采集和构建方法进行了基础研究,采用OpenGL三维图形技术和基于四叉树的区域分层显示技术,在程序中实现了一个可针对具体模型操作和查询分析的三维地形模拟系统。论文将虚拟现实技术同地理信息系统相结合,利用虚拟现实技术提供的建模和场景交互显示方法同地理信息系统提供的基础数据相结合,使用VC++6.0和OpenGL进行虚拟现实模拟。为了取得好的效果,利用了许多图像显示技术,使场景具有三维编辑、数据导入、模型修改、场景漫游等功能。由于研究内容涉及很多方面,在论文中着重对地形的模拟进行研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及研究意义
• 1.2 论文的研究特色及国内外现状
• 1.2.1 研究特色
• 1.2.2 国外软件
• 1.2.3 国内软件
• 1.3 论文采取的研究方案，技术路线
• 1.3.1 论文技术路线
• 1.3.2 虚拟场景中模型的创建
• 2 三维地形模型建立和实时可视化研究
• 2.1 数字高程模型及其数据获取技术
• 2.2 三维地形生成及实时显示研究技术
• 2.2.1 地形的建模过程——分形
• 2.2.2 三维地形简化技术
• 2.2.3 地形纹理数据的组织与应用技术
• 2.3 构建TIN 模型的优化准则
• 2.4 程序中三维地形模型的建立
• 2.4.1 基于格网三维地形模型的生成
• 2.4.2 各种数据文件格式
• 2.4.3 二维地图数据输入
• 3 三维模型可视化
• 3.1 OpenGL 概述
• 3.1.1 OpenGL 在Windows NT 上的实现
• 3.1.2 OpenGL 的工作流程及三维图像生成原理
• 3.2 基于OpenGL 的三维景观模型显示
• 3.2.1 纹理映射
• 3.2.2 利用OpenGL 的三维计算机动画生成
• 3.2.3 三维场景中物体的选择与拾取
• 3.3 显示3DS 模型
• 4 三维场景效果及编辑的具体实现
• 4.1 二维纹理贴图到地面网格模型
• 4.2 MD2 和MDL 动画
• 4.2.1 MD2 动画
• 4.2.2 MDL 动画
• 4.3 碰撞检测
• 4.4 3D 场景编辑
• 4.5 使用雾化效果
• 4.6 特殊平面树
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间发表的论文