超大規(guī)模球形地形實(shí)時(shí)渲染.pdf

1、隨著“數(shù)字地球”和“全球信息網(wǎng)格”概念的相繼提出，建立全球化的，具有多分辨率結(jié)構(gòu)、海量數(shù)據(jù)的大規(guī)模虛擬地形場(chǎng)景受到人們?cè)絹碓蕉嗟闹匾?。如何?gòu)造一個(gè)全球化的多分辨率地形場(chǎng)景成為人們一個(gè)迫切的需求。盡管在之前已經(jīng)有相當(dāng)?shù)牡匦翁摂M場(chǎng)景軟件及相關(guān)研究，但也研究對(duì)象大部分是基于局部的、小范圍的虛擬地形場(chǎng)景。在這種情況下，從平面地形擴(kuò)展到球形地形，這種擴(kuò)展并不是單純數(shù)據(jù)量變大了，而是由數(shù)據(jù)量變引起的一種質(zhì)變。在這個(gè)轉(zhuǎn)變過程中，等待我們的，將是困難與

2、挑戰(zhàn)。
　　本文開頭兩章介紹了球形虛擬現(xiàn)實(shí)的課題背景，從“數(shù)字地球”的提出以來，人們對(duì)構(gòu)造一個(gè)全球化的、高分辨率的地形可視化系統(tǒng)的需求越來越迫切。在這種需求之下，在過去的時(shí)間里廣大科研工作者與相關(guān)企業(yè)通過不懈的努力，不斷的推動(dòng)著地形虛擬可視化領(lǐng)域向前發(fā)展。然后簡(jiǎn)單描述了當(dāng)前在相關(guān)領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，并著重介紹了在地形虛擬現(xiàn)實(shí)中需要用到的關(guān)鍵技術(shù)，包括地形數(shù)據(jù)類型，大規(guī)模的地形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模型以及地形可視化的多分辨率模型的構(gòu)造。

3、>　　面對(duì)全球化的大規(guī)模地形數(shù)據(jù)，本文專門設(shè)計(jì)了一種針對(duì)海量地形數(shù)據(jù)的外存模型。首先將全球化的地形數(shù)據(jù)按照球形地形和平面地形兩種需要，劃分成兩種不同規(guī)格的規(guī)則地形小分塊。然后通過對(duì)每個(gè)小分塊進(jìn)行四叉剖分的形式建立一種層次結(jié)構(gòu)，再按照本文設(shè)計(jì)的低冗余存儲(chǔ)模型對(duì)分層數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，大大減少了地形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)過程中的數(shù)據(jù)冗余。除此外，在存儲(chǔ)過程中本文引入了靜態(tài)誤差作為地形起伏度的特征變量，有效的提高了后續(xù)地形可視化的效果。
　　在完成了地形數(shù)

4、據(jù)組織之后，本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)全球化的球形地形實(shí)時(shí)渲染系統(tǒng)。系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前用戶視點(diǎn)距離到地球球心距離，可以適當(dāng)?shù)倪x擇球形地形和平面地形兩種地形繪制效果。在繪制過程中，本文采用了視點(diǎn)視覺相關(guān)的動(dòng)態(tài)誤差評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行地形塊多分辨率的構(gòu)造，并引入了基于視點(diǎn)移動(dòng)的數(shù)據(jù)預(yù)加載功能和基于視覺敏感度的地形裂縫消除方法。最終實(shí)現(xiàn)了一個(gè)可供用戶實(shí)時(shí)漫游的球形地形可視化系統(tǒng)。隨后本文還結(jié)合當(dāng)前計(jì)算機(jī)圖形學(xué)以及計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展，對(duì)地形虛擬現(xiàn)實(shí)這一領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)