大规模城市外景虚拟现实中LOD技术的研究

论文摘要

大规模城市外景虚拟漫游是虚拟现实技术应用的重要分支之一,在许多领域都得到了广泛应用。而要将其实现所需要的最为关键的技术之一就是LOD(Level of Details,层次细节)静态LOD是城市景观虚拟漫游环境实现的常用方法,而层次模型调度和层次模型选择算法则是实现静态LOD技术的核心部分。本文在分析传统层次模型调度和选择算法的基础上,针对城市景观虚拟漫游的具体应用和静态层次模型的特点,提出了一种能够统筹考虑层次模型调度和选择问题的统一策略,有效地降低了内外存的交互,从而降低了调度线程的负担,较好地解决了静态LOD技术的一大速度瓶颈,并能同时满足距离标准、尺寸标准和速度标准三种LOD选择策略,保证了画面的质量。此外论文还分析了高速漫游的情况,并基于预测的方法对统一策略作出相应的改进,有效平缓了静态LOD算法对系统资源消耗的峰值。经理论和实验证明,针对大规模城市景观漫游环境本文提出的策略能够更好提高静态LOD的各方面性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 层次细节技术的发展
• 1.3 论文章节安排
• 第二章 层次细节技术的关键构成
• 2.1 多层次模型的生成
• 2.1.1 静态LOD模型生成
• 2.1.2 动态LOD模型生成
• 2.2 层次模型的平滑过渡
• 2.3 层次模型间的无缝拼接
• 2.4 层次模型调度
• 2.5 层次模型选择
• 第三章 层次模型调度和选择算法
• 3.1 传统层次模型调度
• 3.2 传统层次模型选择算法
• 3.3 传统算法的不足之处
• 3.4 改进算法的提出
• 3.5 基于预测进一步改进
• 3.6 加入尺寸标准的改进算法
• 3.7 性能分析和适用范围比较
• 3.7.1 传统策略的性能分析
• 3.7.2 层次模型调度和层次模型选择统一策略的性能分析
• 3.7.3 基于预测的改进算法的性能分析
• 3.7.4 性能及适用范围比较
• 第四章 原型系统的设计与实现
• 4.1 城市景观的特点
• 4.1.1 垂直方向细节
• 4.1.2 多层次结构
• 4.1.3 建筑物的形状特点
• 4.2 场景文件组织
• 4.2.1 场景文件形式
• 4.2.2 场景文件分块
• 4.2.3 场景文件分层
• 4.3 原型系统构建
• 4.3.1 DXUT框架和PhysX引擎简介
• 4.3.2 程序结构设计
• 4.3.3 关键算法实现流程
• 4.4 运行结果及分析
• 第五章 总结与展望
• 5.1 论文总结
• 5.2 需要完善的部分
• 5.2.1 立体空间的层次模型调度
• 5.2.2 室内外连续切换
• 致谢
• 参考文献