基于纹理映射算法的三维地形重构的研究与实现

论文摘要

纹理映射技术(Texture Mapping)是数字图像处理和计算机图形学领域一个重要的热门研究课题,在三维立体成像过程中它可以通过生成纹理图像将物体表面的细节很好的表现出来,因此越来越多的计算机图形学研究者将目光聚焦到纹理映射方法上。鉴于纹理映射算法是实现物体真实感的有效算法,针对目前地形重构领域中多采用单色或伪彩色进行地形模型的描述真实感不强的缺点,本文将纹理映射技术应用到了三维地形重构中来,在空间上地三维模型顶点和纹理图像的像素之间定义了一种映射关系,实现了将纹理图像映射到三维地形模型上,从而实现了一种具有较强真实感的三维地形重构系统。在实现原来的显示功能的基础上,以系统所还原的地形模型作为对象,根据地形的实际情况,用真实的纹理图像对地形模型进行纹理映射,达到逼真的还原效果。本课题是科研项目中的一部分,实验数据来自于便携式高分辨率多波束测深仪探测的离散高程数据,探测地点位于吉林松花湖,因此本文所实现的三维地形重构系统所生成纹理映射图像实为吉林松花湖湖底地貌。通过与改进前的系统进行性能对比,该系统保持了系统的效率、准确性和稳定性,并可以进行实时的人机交互。因此本文提出的方法效果良好性能理想,具有很强的实际意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论文研究的目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 纹理映射的国内外研究现状
• 1.2.2 三维可视化的国内外研究现状
• 1.3 论文的研究内容及安排
• 第2章 纹理映射技术
• 2.1 纹理及纹理映射
• 2.2 纹理映射的研究方法
• 2.3 纹理的获取
• 2.4 纹理映射关系的确定
• 2.5 纹理映射技术的分类
• 2.5.1 根据纹理表现形式分类
• 2.5.2 根据映射关系分类
• 2.6 反走样技术
• 2.6.1 纹理走样产生的原因
• 2.6.2 Mipmap技术
• 2.7 本章小结
• 第3章 三维地形重构的基本原理
• 3.1 三维地形数据的获取
• 3.1.1 三维图形中的几何元素
• 3.1.2 三维地形的表达形式
• 3.1.3 地形数据的获取
• 3.2 三维地形建模
• 3.2.1 三维地形建模的方法
• 3.2.2 DEM文件的构建
• 3.2.3 TIN型DEM生成算法
• 3.3 三维图形显示
• 3.3.1 坐标系
• 3.3.2 变换矩阵
• 3.3.3 三维图形变换
• 3.3.4 投影变换
• 3.4 光照模型
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于纹理映射技术的三维地形重构实现
• 4.1 OpenGL的功能与特点
• 4.1.1 OpenGL的主要功能
• 4.1.2 OpenGL的主要特点
• 4.1.3 OpenGL用于三维场景表达
• 4.1.4 OpenGL程序框架的构建
• 4.2 具有真实感的三维地形重构系统框架
• 4.2.1 系统的结构设计
• 4.2.2 系统的流程设计
• 4.3 基于OpenGL的三维地形纹理重构关键技术的实现
• 4.3.1 三维地形建模
• 4.3.2 法向量的计算
• 4.3.3 可见面的识别
• 4.3.4 光照模型
• 4.3.5 纹理映射技术
• 4.4 本章小结
• 第5章 实验仿真与结果分析
• 5.1 实验环境
• 5.2 三维地形重构系统的实验结果
• 5.2.1 Dem数据
• 5.2.2 三维地形显示系统的演示结果
• 5.2.3 三维地形显示系统的评价
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢