基于遮挡地平线技术的森林景观实时绘制研究

论文摘要

森林景观可视化技术在景观设计、林区规划以及其它森林经营活动中有广泛的应用。在保证场景真实感前提下，为了提高森林场景的交互性和实时性，要尽可能地减少绘制的工作量。遮挡地平线技术是一种遮挡裁剪算法。它保留整个场景中需要绘制的物体，删除对最终绘制结果没有贡献的物体，然后将可绘制的物体发送到绘制管线。遮挡地平线技术主要应用在遮挡物与地面相连、无法透过观察、可以将遮挡物连同地面作为一个高度场看待的场景中，例如城市和村庄中的建筑物场景。本文根据森林景观的特点，把森林场景中的植株视为一个高度场，将遮挡地平线技术应用到森林场景中，为森林景观可视化技术的进一步研究提供了思路和方法。将当前允许绘制的植株投影到检测平面上的最大高度作为该植株的遮挡指数，并根据遮挡指数创建虚拟地平线。通过虚拟地平线对森林场景中的植株进行遮挡测试，以实现加速森林场景的绘制。实验结果表明，该算法提高了绘制的速度，增强了场景的实时性和交互性。最后对森林景观可视化今后的研究工作进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 虚拟现实与虚拟景观
• 1.2 虚拟林业景观的研究现状
• 1.3 论文的研究意义
• 1.4 论文的研究内容和研究成果
• 1.5 论文组织结构
• 2 森林景观可视化技术
• 2.1 林木三维建模算法
• 2.1.1 基于几何的建模算法
• 2.1.1.1 基于L系统的树木建模算法
• 2.1.1.2 基于分形方法的树木建模算法
• 2.1.1.3 基于随机过程的树木建模算法
• 2.1.1.4 其它基于几何的建模方法
• 2.1.2 基于图像的建模算法
• 2.1.2.1 布告版技术
• 2.1.2.2 精灵技术
• 2.1.2.3 层次化图像方法
• 2.1.2.4 其它基于图像的建模算法
• 2.1.3 基于点元的建模算法
• 2.1.4 各种建模技术的比较
• 2.2 森林景观的实时绘制方法
• 2.2.1 纹理映射方法
• 2.2.1.1 图像缓存技术
• 2.2.1.2 体纹理绘制方法
• 2.2.1.3 其它纹理映射方法
• 2.2.2 细节简化方法
• 2.2.2.1 层次细节LOD技术
• 2.2.2.2 混合式IBR技术
• 2.2.2.3 其它细节简化技术
• 2.2.3 粒子系统方法
• 2.2.4 各种绘制方法的比较
• 3 基于遮挡地平线技术的森林景观实时绘制研究
• 3.1 森林景观的特点
• 3.2 遮挡地平线技术
• 3.2.1 遮挡裁剪算法
• 3.2.2 遮挡地平线
• 3.3 基于遮挡地平线技术的森林景观实时绘制
• 3.3.1 算法基本流程
• 3.3.2 遮挡指数获取
• 3.3.3 创建虚拟地平线
• 3.3.4 遮挡测试和更新虚拟地平线
• 3.3.4.1 遮挡测试
• 3.3.4.2 更新虚拟地平线
• 4 基于遮挡地平线技术的森林景观实时绘制实现
• 4.1 算法的实现
• 4.1.1 开发环境
• 4.1.2 场景组织方式
• 4.1.3 虚拟森林场景的实现
• 4.1.4 虚拟地平线的实现
• 4.1.5 相关辅助数据结构
• 4.1.5.1 虚拟地平线节点类
• 4.1.5.2 虚拟地平线类
• 4.1.5.3 森林场景类
• 4.2 算法实现中的几个问题
• 4.2.1 利用直线参数式方程获取遮挡信息
• 4.2.2 遮挡地平线算法的改进
• 4.2.3 降低更新虚拟地平线过程的复杂度
• 4.2.4 基于距离和滞后的LOD选取方式
• 4.3 实验结果和算法讨论
• 4.3.1 实验结果
• 4.3.2 算法讨论
• 5 总结和展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介
• 致谢