真实感三维地形绘制与实时漫游

论文摘要

地理信息系统(GIS)的快速发展为人们认识世界提供了更深、更广的视野,为国民经济的发展提供了大力的支持;虚拟现实(又称虚拟环境)技术一直是信息领域研究、开发和应用的热点。真实感三维地形作为GIS和虚拟现实的基础,成为近年来的研究热点。本文围绕三维地形建模、可视化、真实感表达等相关技术展开讨论。研究了数字地形的多分辨率建模方法、网格简化方法、误差控制、数据调度算法、真实感绘制等核心技术。首先,改进并实现了实时优化自适应网格建模方法中二叉三角树的数据结构及存储结构,提高了建模速度。其次,针对ROAM建模过程中使用的数据结构的特点,给出有效的分割算法,消除了地形简化过程中的裂缝现象。接着,设计出基于视点的数据分块调度算法,解决了大规模三维地形的数据调度问题。最后,分析了影响漫游速度的瓶颈问题,给出评价体系,充分利用GPU的强大功能,实现了CPU与GPU的并行处理,提高了实时漫游的速度,实现了真实感三维地形的实时漫游。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 国内外研究状况
• 1.2.1 地形模型的简化
• 1.2.2 多分辨率实时显示模型
• 1.2.3 地形的真实感表达
• 1.2.4 基于GPU的绘制
• 1.3 论文的研究工作与章节安排
• 第二章 三维地形建模
• 2.1 三维地形建模方法
• 2.2 基于DEM的三维地形建模
• 2.2.1 DEM数学模型
• 2.2.2 DEM模型的特点
• 2.3 地形模型的网格简化
• 2.3.1 渐近网格（PM）
• 2.3.2 连续LOD模型
• 2.3.3 ROAM模型
• 2.3.4 二次误差度量（QEM）
• 2.4 基于ROAM算法的建模
• 2.4.1 数据结构定义
• 2.4.2 三维地形建模与实现
• 2.5 小结
• 第三章 三维地形可视化
• 3.1 地形可视化方法
• 3.2 三维地形可视化技术
• 3.2.1 透视投影
• 3.2.2 消隐处理
• 3.3 数据调度算法
• 3.4 小结
• 第四章 基于GPU的真实感三维地形绘制
• 4.1 GPU简介
• 4.1.1 GPU概述
• 4.1.2 OpenGL工作流程
• 4.2 基于GPU的可见性剔除
• 4.3 基于GPU的光照处理
• 4.3.1 光照模型
• 4.3.2 OpenGL中的光照处理
• 4.3.3 明暗处理
• 4.4 基于GPU纹理映射
• 4.4.1 纹理映射
• 4.4.2 OpenGL纹理映射
• 4.5 OPENGL显示列表
• 4.5.1 显示列表的优势
• 4.5.2 显示列表的适用场合
• 4.5.3 创建和执行显示列表
• 4.6 漫游控制
• 4.7 小结
• 第五章 真实感三维地形实时漫游的计算机模拟
• 5.1 评价系统
• 5.2 实验结果
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文