大規(guī)模三維地形合成與實時繪制算法研究.pdf

1、大規(guī)模三維地形是近些年來虛擬現(xiàn)實、計算機仿真、地理信息系統(tǒng)等領(lǐng)域研究的一個熱點，相關(guān)研究主要集中在真實感虛擬地形合成和大規(guī)模地形數(shù)據(jù)實時繪制兩方面。前一方面是指利用仿真算法合成真實感虛擬地形，主要在室外游戲、模擬訓(xùn)練、影視動畫制作、虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境開發(fā)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。后一方面是指將采集得到的海量地形數(shù)據(jù)實時繪制，主要在道路設(shè)計、土地規(guī)劃、工程勘探、軍事戰(zhàn)爭等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。
　　 由于地形是自然界中最為復(fù)雜的景物之一，如

2、何合成真實感虛擬地形是一項挑戰(zhàn)性的工作。本文在分析已有主要虛擬地形合成方法的基礎(chǔ)上，提出了一種基于圖像的大規(guī)模虛擬地形合成算法。算法首先由多幅圖像色彩數(shù)據(jù)生成多幅標(biāo)準(zhǔn)化子地形塊的高程數(shù)據(jù)，并通過濾波處理消除子地形內(nèi)部的跳變現(xiàn)象；然后借助定義在子地形塊上的有限支撐徑向權(quán)函數(shù)，對毗鄰子地形塊進(jìn)行加權(quán)混合處理，最終實現(xiàn)了子地形的無縫拼接和平滑過渡。該算法支持相關(guān)參數(shù)的交互式調(diào)整，使用戶能夠?qū)Φ匦蔚男螤詈推交潭鹊冗M(jìn)行有效控制。實驗結(jié)果表明，算

3、法可以自動、快速、高效地生成滿足不同形狀和規(guī)模的虛擬地形模型。
　　 針對海量地形數(shù)據(jù)的快速繪制，結(jié)合視點相關(guān)的層次細(xì)節(jié)技術(shù)、可見性剔除技術(shù)以及多線程外存繪制技術(shù)等，論文提出一種面向普通PC的大規(guī)模地形實時繪制算法。
　　 算法繪制的前提是在預(yù)處理階段將原始DEM(Digital elevation model)數(shù)據(jù)分割成多塊標(biāo)準(zhǔn)化子地形塊。在實時繪制階段，始終有四塊駐留內(nèi)存的子地形參與當(dāng)前繪制，而這四塊子地形是隨著視景