基于视点区域的全局遮挡图及精确PVS算法研究

论文摘要

随着虚拟现实以及三维交互应用技术的不断发展,大型模型的实时显示逐渐成为计算机图形学研究的热点。作为虚拟场景交互式漫游的主要加速方法,遮挡剔除技术日益被众多科学家所关注。然而,由于虚拟场景规模及复杂程度的不断提高,遮挡剔除技术要花费大量的预处理时间,如何提高预处理速度是基于视点区域的遮挡剔除技术亟待解决的问题。首先,改进了全局遮挡图算法。为了加速全局遮挡图构造过程,通过研究相邻视点区域间可见面片的相关性,推导出了区域相关的计算全局遮挡图的定理;并且,通过利用方向连接图表示视点区域间的相关性,设计了基于区域相关的全局遮挡图构造方法。其次,针对传统精确可能可见集算法,设计了基于保守遮挡剔除的精确可能可见集的算法。从三个方面加速了精确可能可见集的计算过程:其一,利用空间连贯性,引入基于虚拟遮挡物的保守遮挡剔除算法,快速的判断出场景中大量不可见的物体;其二,利用光线投射的方法,快速确定可见的面片;其三,对于可见性不确定的面片,采用遮挡物优化的方法,对面片与面片间的可见性判断进行优化。最后,对改进的全局遮挡图算法和基于虚拟遮挡物的精确可能可见集算法进行实验验证。运用VC++、OpenGL进行编程实现,对算法改进前后进行性能比较以及实验分析。通过对已有的全局遮挡图算法和精确可能可见集算法的改进,有效提高了预处理的速度,从而增强了在场景实时绘制中算法的实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 遮挡剔除技术国内外研究现状
• 1.2.1 基于视点的遮挡剔除方法
• 1.2.2 基于视点区域的遮挡剔除方法
• 1.2.3 遮挡剔除技术的分析比较
• 1.3 课题研究内容及预期目标
• 1.4 论文结构
• 第2章 基于视点区域的遮挡剔除技术基础
• 2.1 遮挡剔除技术的基本步骤
• 2.2 基于视点区域的遮挡剔除方法的关键技术
• 2.2.1 场景数据的组织
• 2.2.2 遮挡物的选择方法
• 2.2.3 遮挡关系判断方法
• 2.2.4 可见信息的存储
• 2.3 基于视点区域的遮挡剔除方法面临的问题及评价指标
• 2.3.1 基于视点区域的遮挡剔除方法面临的问题
• 2.3.2 基于视点区域的遮挡剔除方法评价指标
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于区域相关的全局遮挡图改进算法
• 3.1 全局遮挡图算法分析
• 3.2 基于区域相关的全局遮挡图改进算法
• 3.2.1 区域相关性GOM 定理的提出
• 3.2.2 区域相关性GOM 定理的应用
• 3.2.3 基于区域相关的GOM 构造方法设计
• 3.3 全局遮挡图的存储
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于虚拟遮挡物的精确PVS 算法设计
• 4.1 传统的精确PVS 算法分析
• 4.2 传统的精确PVS 算法改进
• 4.2.1 场景的八叉树组织结构
• 4.2.2 虚拟遮挡物构造方法的改进
• 4.2.3 保守遮挡关系判断方法
• 4.2.4 面片--面片间精确可见性算法优化
• 4.3 基于虚拟遮挡物的精确PVS 算法描述
• 4.4 本章小结
• 第5章 算法实验结果与分析
• 5.1 开发环境与平台
• 5.1.1 硬件环境
• 5.1.2 软件环境
• 5.1.3 开发平台简介
• 5.2 场景数据的读取
• 5.3 实验结果与分析
• 5.3.1 改进的全局遮挡图算法实验与分析
• 5.3.2 基于虚拟遮挡物的精确PVS 算法实验与分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介