复杂场景的优化处理技术研究

论文摘要

复杂场景的优化处理技术是解决场景的复杂性和交互实时性矛盾的有效手段,也是虚拟现实技术中的关键技术之一。虚拟现实技术是以图、文、声为基础进行场景的表现,所以本文首先简要介绍了计算机图形学的基本理论,包括:图形的表示方法、表示图形的数据准备以及图形的显示。在此基础上,介绍了优化场景的几何剖分技术,最常用的几何剖分技术有BSP树、四叉树、八叉树。这些为后期的应用研究奠定了坚实的理论基础。在模型的优化方面,着重讨论了多分辨率模型的简化算法,并对多分辨率模型简化的不同算法进行了划分归类,总结了不同算法的优缺点并进行了比较,对多分辨率模型简化的选择尺度、平滑过渡和误差度量准则这几方面做了详细的论述。递进网格在模型的简化上具有很重要的地位,本文介绍了递进网格的快速生成算法、基于边折叠的网格简化算法以及三角形折叠简化算法。在三维场景的绘制上主要介绍了场景的可见性剔除技术、入口技术、基于图像的加速绘制技术及场景的调度算法。最后以联合站虚拟培训系统为例,将多分辨率模型的平滑过渡、三角形折叠简化算法、入口技术以及场景调度等多种优化方法应用到系统中,提高了联合站虚拟培训系统的运行速度,并在应用中针对三角形折叠简化算法和场景调度策略的缺点进行了改进。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 前言
• 第一章 复杂场景的可视化处理
• 1.1 计算机图形学概述
• 1.1.1 图形的表示方法
• 1.1.2 表示图形的数据准备
• 1.1.3 图形的显示
• 1.2 场景管理
• 1.3 优化场景的几何剖分技术
• 1.3.1 二叉树
• 1.3.2 四叉树
• 1.3.3 八叉树
• 第二章 多分辨率模型的优化技术研究
• 2.1 多分辨率模型简化概述
• 2.1.1 模型简化算法的性能要求
• 2.1.2 模型简化和多分辨率表示
• 2.2 多分辨率模型简化方法分类
• 2.2.1 静态模型简化方法
• 2.2.2 动态模型简化方法
• 2.2.3 与视点相关的简化方法
• 2.3 多分辨率模型简化算法中的几个问题
• 2.3.1 多分辨率模型的选择尺度
• 2.3.2 多分辨率模型间的平滑过渡
• 2.3.3 简化误差度量准则
• 2.4 算法总结
• 第三章 递进网格快速生成算法
• 3.1 递进网格的提出
• 3.2 递进网格的基本思想
• 3.3 基于边折叠的网格简化
• 3.3.1 基本思想
• 3.3.2 被折叠边的选择
• 3.3.3 新顶点的位置确定
• 3.4 三角形折叠简化算法
• 3.4.1 三角形折叠的代价
• 3.4.2 误差矩阵的计算
• 第四章 三维场景加速绘制优化技术
• 4.1 可见性剔除
• 4.1.1 视锥体裁减和背面裁减
• 4.1.2 闭塞裁减算法
• 4.2 入口技术
• 4.2.1 入口技术的原理
• 4.2.2 入口技术的算法描述
• 4.3 基于图像的加速技术
• 4.3.1 纹理映射技术
• 4.3.2 Billboards（布告板技术）
• 4.3.3 Imposters（精灵技术）
• 4.4 场景的动态调度策略
• 4.4.1 场景模型的动态调度策略
• 4.4.2 地形数据的分块调度策略
• 第五章 复杂场景优化技术在联合站虚拟培训系统中的应用
• 5.1 联合站虚拟培训系统简介
• 5.2 多分辨率模型的平滑过渡
• 5.3 网格模型简化算法的应用
• 5.3.1 算法选择
• 5.3.2 三角形折叠简化算法的不足
• 5.3.3 算法的改进
• 5.3.4 实验结果
• 5.4 三维场景加速绘制优化技术的应用
• 5.4.1 入口技术的应用
• 5.4.2 场景地形分块调度策略的应用
• 5.4.3 场景地形分块策略的改进
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要