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虚拟现实中LOD关键技术研究与实现

作　者: 李庆文
导　师: 杨文考
学　校: 北京交通大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 二次误差曲率渐进网格 ROAM
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

虚拟现实技术中三维图形的实时显示技术已成为研究热点,虽然当今计算机性能和以往相比有了很大提高,但是仍不能满足复杂物体和场景实时绘制的要求。细节层次模型技术是达到三维图形实时生成最有前途的技术。细节层次模型技术是对描述场景或物体的同一原始模型生成具有不同细节层次多边形数的一组模型。本文首先介绍了虚拟现实技术,并提出了细节层次模型技术研究的内容和意义。然后本文阐述了几种经典的网格模型简化方法和常用的误差度量准则。接着本文详细研究了基于二次误差度量的边折叠算法,为了保持原始模型中较为尖锐的棱角等重要几何特征引入曲率对二次误差度量进行了改进,保证了简化模型和原始模型较好的几何相似性。渐进网格方式可以根据需要快速有效的生成所有层次的网格模型,本文实现了基于改进QEM算法的渐进网格算法。最后本文研究了多分辨率地形实时绘制技术ROAM算法,该部分首先介绍了地形网格模型表示方法和地形LOD算法,然后详细介绍了ROAM算法。本文ROAM算法误差评价系统考虑下列三个因素：视点和三角形面片的距离、地形自身的复杂程度、二元三角树的最大分裂深度；使用基于包围盒的视锥裁剪能够快速实现视锥剔除。基于VS2005和OpenGL开发了地形实时绘制系统,通过实验证实该系统是高效的,可以实现地形的实时绘制。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
1 引言  10-13
  1.1 虚拟现实技术简介  10
  1.2 LOD技术的提出  10-11
  1.3 LOD技术研究内容和意义  11
  1.4 论文主要研究内容和结构  11-13
2 LOD技术  13-21
  2.1 三角形网格模型  13-14
  2.2 LOD模型的分类  14
  2.3 网格模型简化方法  14-18
    2.3.1 静态化简法  15-17
    2.3.2 动态化简法  17-18
  2.4 误差度量准则  18-21
3 基于边折叠的模型简化算法  21-32
  3.1 边折叠思想  21
  3.2 边折叠代价  21-23
    3.2.1 QEM算法  21-22
    3.2.2 边折叠新顶点位置  22-23
  3.3 边界保持  23
  3.4 算法流程  23-24
  3.5 改进的QEM算法  24-26
  3.6 实验结果和性能分析  26-32
    3.6.1 OpenGL介绍  26-28
    3.6.2 算法结果与分析  28-32
4 渐进网格  32-35
  4.1 渐进网格原理  32-33
  4.2 基于改进QEM的渐进网格算法实现  33-35
    4.2.1 PM生成  33-34
    4.2.2 实验结果和分析  34-35
5 多分辨率地形ROAM算法研究  35-52
  5.1 数字地形表示方法  35
  5.2 地形网格模型表示  35-37
    5.2.1 规则格网(GRID)模型  35-36
    5.2.2 不规则三角格网TIN  36-37
  5.3 地形LOD算法  37-38
    5.3.1 基于TIN的LOD算法  37
    5.3.2 基于GRID的LOD算法  37-38
  5.4 ROAM算法  38-48
    5.4.1 地形数据分块  39
    5.4.2 二元三角树  39-43
      5.4.2.1 三角划分  39-40
      5.4.2.2 强制分割  40-42
      5.4.2.3 节点数据结构  42-43
    5.4.3 LOD层次选择  43-46
    5.4.4 视锥裁剪  46-47
    5.4.5 算法流程  47-48
  5.5 实验结果与分析  48-52
6 工作总结与展望  52-54
  6.1 工作总结  52
  6.2 展望  52-54
参考文献  54-56
作者简历  56-58
学位论文数据集  58

虚拟现实中LOD关键技术研究与实现

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