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大规模三维地形的简化研究

作　者: 陈鸿博
导　师: 韩敏
学　校: 大连理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 地表粗糙度 Morton编码地形局部熵 Phong光照模型
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 63次
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内容摘要

目前,大规模三维地形可视化技术得到了广泛的关注,已成为计算机图形学重要的研究领域,并应用于三维地理信息系统、虚拟现实、三维场景游戏等诸多领域。但有限的计算机硬件条件很难高效地处理海量的地形数据,这使得三维地形可视化中的地形网格简化算法成为最重要的研究方向之一。简化算法在保证地形轮廓与真实地形相符,并且表现出一定必要细节的基础上,能够尽量减少构成网格模型的三角形数量,提高生成效率。所以,研究大规模地形可视化中的网格简化算法是非常有意义的。建立三维地形主要分为两个阶段,数据处理阶段和模型绘制阶段。数据量巨大是大规模地形绘制速率降低和漫游质量下降的根本原因,因此,有效的数据处理方法是提高模型简化效果的必要手段。为此,本文提出一种分块Morton编码压缩方法,用于压缩原始数字高程数据。此方法使用改进的二级精度划分方法进行地形分块。利用地表粗糙度作为评判标准,只对地表粗糙度比较小的地形块编码压缩,减少数据读取及编码数量,提高压缩速率。在模型绘制阶段,模型的建立方式和生成准则等也对模型绘制及简化质量起到至关重要的作用。对此,本文利用规则网格地形数据,研究基于四叉树结构生成模型的方法,在此基础上,重点研究视相关地形生成准则,对基于地形局部熵的生成准则进行改进,提出一种视相关局部熵生成准则,利用此准则简化近处地形。将其与Phong光照模型结合,形成混合地形生成准则,用Phong光照模型对远处地形进行简化。混合生成准则在提高地形简化率的同时能够保留地形局部细节。最后,通过实验验证了本文提出的两种改进算法的有效性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-13
  1.1 研究背景及意义  8
  1.2 国内外研究现状  8-11
  1.3 内容安排  11-13
2 数字地形模型及数据的组织  13-22
  2.1 数字地形表示  13-14
  2.2 DEM数据结构  14-16
    2.2.1 规则格网RSG  14-15
    2.2.2 不规则三角网TIN  15-16
  2.3 四叉树结构与地形生成准则  16-20
  2.4 地形数据分块组织  20-21
  2.5 本章小结  21-22
3 多分辨率地形生成算法及Morton压缩方法  22-33
  3.1 多分辨率地形生成算法概述  22-23
  3.2 Morton完整压缩方法  23-25
  3.3 Morton分块压缩方法  25-29
    3.3.1 地表粗糙度  26-27
    3.3.2 二级精度划分方法  27-28
    3.3.3 Morton分块压缩方法的参数确定  28-29
  3.4 实验与结论  29-32
    3.4.1 二级精度划分方法对比实验  29
    3.4.2 Morton分块压缩方法对比实验  29-32
  3.5 本章小结  32-33
4 多分辨率模型的混合地形生成准则研究  33-47
  4.1 视相关地形生成准则概述  33-35
  4.2 视相关地形熵  35-37
  4.3 光照模型  37-41
    4.3.1 光照模型简述  37
    4.3.2 Phong光照模型  37-41
  4.4 基于混合地形生成准则的地形简化  41-46
    4.4.1 混合地形生成准则的具体算法  41-43
    4.4.2 实验与结论  43-46
  4.5 木章小结  46-47
结论  47-48
参考文献  48-51
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  51-52
致谢  52-53

大规模三维地形的简化研究

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