大规模地形实时绘制中的地平线遮挡剔除算法

大规模地形场景包含大量的几何数据,无法一次性载入内存,并具有极高的复杂度,因而无法进行实时绘制。本文提出一种用于大规模地形场景的实时地平线遮挡剔除算法。该算法采用四叉树结构构造地形的多分辨率层次细节模型,按照大致由前向后的顺序遍历地形时构建遮挡地平线,应用地形包围盒技术,把地形区域与地平线相比较,以确定何时它们对于视点来说完全被遮挡并剔除这些被遮挡的区域。实验结果表明在贴地漫游的情况下,显著提高了场景绘制速度,证明了此算法的有效性。     

外存大规模地形实时动态绘制算法

本文结合视点相关的层次细节技术、可见性剔除技术以及多线程技术等,提出一种基于外存中大规模地形实时动态绘制算法。在将原始DEM数据分割成多块标准化地形块的前提下,调度线程根据视景体顶点移动情况预测后续绘制所需地形并将其从外存预先加载到内存;绘制线程主要借助动态四叉树结构、标识矩阵、裁剪视景体来实现地形的多分辨率网格模型快速生成。实验表明,算法能够在普通PC机上实现大规模地形的实时绘制和漫游。     

基于可见性预处理的地形模型视相关简化算法

提出了一种基于可见性预处理的点删除简化算法。该算法针对海量地形数据,首先建立了高效的空间索引系统,利用这一索引系统快速完成了视锥截取、背面剔除和隐藏面消除等可见性测试,再对预处理后的网格模型依据顶点曲率大小进行点删除简化。实验表明,采用可见性预处理可大大提高绘制速度,并且绘制帧速率基本独立于模型的复杂度。     

基于瓦片数据结构的大规模地形构建与显示

地形漫游在仿真、模拟、虚拟现实、游戏等领域都有广泛的应用，但其大规模地形实时动态绘制的速度和质量一直是一个难点。文章主要分析了地形场景数据管理与实时调度、视相关多层次细节模型与可见性判断以及分层数据组织与瓦片数据绘制等关键问题。在研究多种层次算法的基础上，提出了一种实时高帧率绘制大规模地形的瓦片重组数据结构的方法，并改进了视景体裁切重组地形数据的方法。实验结果表明该方法在保持地形逼真的情况下，有很好的绘制网格帧率和实时动态交互的效果。     

基于多视图协同的时空数据可视分析方法

针对时空数据可视分析中存在的问题,提出了由可视分析模型(VAM)和交互协同模型(ICM)组成的多视图协同可视分析模型,将可视分析过程划分为数据变换、数据分析、可视映射和可视绘制4个过程;以可视分析过程中的参数作为协同主题,利用观察者模式,实现关联视图在交互过程中的协同一致;设计了Web环境下,基于"图数协同"和"图图协同"交互模式的多视图协同可视分析架构;构建了犯罪时空数据可视分析原型系统,并利用系统分析了福州市扒窃案的时空分布规律,对涉案价值较高的扒窃案进行了犯罪模式分析。     

动态LoD四叉树虚拟地形绘制

大范围虚拟地形场景的实时绘制是当前3D GIS,VR的一个研究热点问题,四叉树数据结构是大范围虚拟地形场景表示的一种有效方式.通过四叉树地形数据结构构建、四叉树节点的视景体可见性选择,实现动态LoD四叉树虚拟地形的绘制.     

真正射影像制作的遮挡区检测方法研究

遮挡区检测是真正射影像制作的必要环节之一.本文首先对现有方法进行总结、分析;然后提出一种基于阴影测试技术的快建检测方法,通过成像过程的模拟,将遮挡区检测问题转化为一个阴影测试问题,基于Z-Pass算法,利用三维图形绘制流水线的模板缓存和深度缓存,能够快速确定遮挡区域;最后,进行试验验证,结果表明:利用本文提出的方法仅需...     

利用映射-归约的分布式区域对象可视查询方法

区域对象的可视查询是沿着区域视线方向剔除三维空间数据中一些表面被遮挡住而导致不可见的数据,从而提高大规模三维场景的可视渲染效率。针对传统区域可视查询视点空间划分粒度细、计算难度大的现状,提出了一种基于映射-归约的分布式可视查询方法。在映射函数中,按照三维对象的空间分布规律构建层级轴对齐包围盒,以轴对齐包围盒为视点空间划分区,将可视域范围内三维对象发送至规约函数中进行可视判断。在规约函数中,利用平面拆分后射线求交方法,通过构建二叉空间分割树计算每一视点空间划分区的潜在可视集,从而实现三维空间对象的分布式可视查询。将此方法用于深圳市20多万个三维空间对象的可视查询实验中,从数据量、划分粒度和并行度等角度验证了算法的可行性和有效性。     

基于瓦片数据的DEM构建与显示

对于大规模地形而言,地形网格的实时动态绘制速度和质量一直是人们关注的重点。地形漫游在仿真、模拟、虚拟现实、游戏等领域都有广泛的应用。该文在研究多种层次算法的基础上,采用一种地形瓦片重组数据结构的方法实现实时高帧率的绘制大规模地形。分析了地形场景数据管理与实时调度,视相关多层次细节模型与可见性判断以及分层数据组织和瓦片数据绘制等关键问题,并给出了相应的解决方法,改进了视景体裁切重组地形数据的方法。实验结果表明该方法在保持地形逼真的前提下,有很好的绘制网格帧率和实时动态交互效果。     

融合分层层次细节和潜在可见集的三维城市场景高效可视化

三维城市场景的可视化是数字城市的关键技术,也是智慧城市提供各种智慧服务的重要环节。三维城市模型中的数据量和复杂度呈几何级数增长,给城市三维场景的数据组织和可视化带来沉重的负担,在当前基于游戏引擎与地理信息系统技术构建的城市级可视化平台中,这类数据很难一次性加载和可视化。针对此问题,本文提出了一种融合分层层次细节和潜在可见集的三维城市场景高效可视化方法,实现了大规模三维城市场景动态调度加载的高效性和三维可视化视觉一致性,并选择深圳市前海区域进行案例试验分析。结果表明,本文提出的基于自适应性空间网格划分的潜在可见集计算方法的平均遮挡剔除率高达76.6%,可以大幅剔除并减低单次加载进三维城市场景的模型数据量;融合分层层次细节和潜在可见集的动态调度,其渲染可视化帧率基本约保持在60帧/s,可以满足三维城市场景高效流畅的可视化体验。     

基于RSG虚拟地形环境的ROAM实时绘制

三维地形绘制在地形仿真、虚拟现实、测绘等领域具有广泛的应用。在数字地球、3DGIS日趋发展的今天，大范围三维地形的实时绘制成为一种必须。大范围地形的实时绘制一般采用场景分块、可见性区域块选择和视点相关的连续多细节层次模型建立等算法。本文通过对规则格网(Regular Square Grid，RSG)数字高程模型的分块管理，实现显示区域的地形简化，在普通微机上实现了大范围地形的实时、交互式、自适应网格(Real—Timt Optimally，Adapting Meshes，ROAM)绘制。     

基于Web的大规模三维空间模型高效可视化关键技术

在网络环境下客户端对大规模的三维空间模型进行可视化时仍存在着渲染时间长、计算量大等诸多问题,表现为模型遮挡剔除计算效率低、模型数据传输效率低以及渲染不同模型时存在性能和质量不平衡问题等方面。针对上述问题,提出了针对不同的空间模型剔除粒度的优化选择策略、基于WebGPU计算管线的遮挡剔除算法和基于多线程的大规模三维空间模型数据快速调度方案,降低了离线遮挡剔除方法的预处理时间消耗,提高了模型切换的效率和场景渲染的速率。开发了基于Web的大规模三维空间模型可视化原型系统,开展了不同尺度的三维模型加载与可视化实验,结果表明,本文方法可以有效减少网络环境下大规模三维空间模型数据可视化的加载和渲染时间,增强用户体验。     

X射线脉冲星导航可见性分析

概述了X射线脉冲星可见性分析需要考虑的影响因素,给出了脉冲星高度角以及第三天体遮挡的计算公式.根据导航需要,按照脉冲星优选准则,选取50颗X射线脉冲星进行了仿真计算.分析了可见脉冲星个数随位置、时间、高度的变化规律,单颗脉冲星在1 d时间内可见性的变化情况,以及日月对脉冲星的遮挡情况.     

三维场景实时建模中地形生成算法优化

通过分析三维场景实时渲染中视点无关与视点相关地形生成算法的性能,提出了优化的视点相关地形生成算法。此算法主要针对地形拆分、可视精度计算、观察视点距离计算、以及地形可见性裁剪这4个方面的策略做出了详细的阐述。并以渲染精度为衡量标准,通过实验对比分析了优化后的视点相关地形生成算法与视点无关地形生成算法的性能。除此之外,以渲染效率为标准,通过实验分析对比了优化后的视点相关地形生成算法与原视点相关地形生成算法的性能,并给出了一个运用此优化算法构建的三维地形模型。     

城市三维可视化中规则房屋墙面纹理图像的压缩与恢复

以城市三维可视化中的房屋墙面纹理图像为对象，就其压缩与恢复的方法进行了研究，提出了一种基于自相似性墙面纹理分割的纹理图像压缩与恢复方法，以及对由于遮挡而墙面不完整的纹理图像的复原方法，并通过实例说明了此种方法对于城市三维可视墙面纹理贴图的实用性。     

顾及地标可视性的室内导航路径优化算法

提出了一种构建室内行人通行网络的方法,利用矢量建筑图自动构建室内建筑、地标的可视关系,建立行人导航通行规则,支持室内导航路径规划。实验结果表明,此方法能够有效描述室内行人通行规则,并满足拓扑网络构建的实时性需求,减少大规模存储与维护室内路网的压力。在此基础上提出了一种多目标导航路径优化算法,该算法时间开销较低,能够实时地进行路径规划,得到的最优路径与最短路径相比具有更高的地标可见性和覆盖率。     

多视纹理映射中无需设定偏差的快速可见性检测

在多视纹理映射中,Z缓冲区算法和光线追踪算法是两种主流的可见性检测算法。但其精度受限于人工设定的偏差。本文提出一种无需设定偏差的可见性检测方案。首先,根据倾斜摄影的投影参数设计了一种基于着色器编程的影像模拟算法,生成各影像视角下的初始可见性图(initial visibility map,IVM)。其中,完全不可见面元在模拟的过程中会被深度测试自动剔除。然后,基于矢量栅格化准则和像素深度对IVM中的可见面元执行投影区域优化(projection coverage refinement,PCR)。最后,提出惰性投影(lazy projection,LP)和迭代点边采样(iterative vertex-edge sampling,IVES)快速区分出IVM中的完全可见面元和非完全可见面元。利用两个数据集对本文算法进行了论证。结果表明本文算法的效率和精度均优于主流算法。     

GPS-RTK/UWB紧组合精密动态定位性能分析

为克服GPS-RTK定位在复杂环境下由于信号遮挡,可视卫星数量不足等原因无法获取厘米级高精度定位结果的不足,研究将超宽带(UWB)短距离高精度定位系统与实时动态(RTK)进行紧组合来提高复杂环境下动态定位的精度.依据UWB定位原理,给出了GPS-RTK/UWB紧组合数学模型,详细介绍了数据处理流程.滑轨动态实验结果表明...     

多类用户的混合星座导航系统定位性能分析

本文针对地面用户与空间用户在测量环境与观测几何动态性等方面的不同,基于导航卫星可见性与加权精度因子(WDOP)对混合星座导航系统的定位性能进行了分析.给出了不同用户的星座天空视图与可视时长;从理论上讨论了权值选取对WDOP的影响.仿真表明,地面静态用户对不同类型导航卫星的可见性差异很大;而低轨卫星用户的可视时长更短,观...     

全景景观地图中地形局部变形研究

为了改善全景地图的可视效果,通过分析远近视野局部地形变形特征,提出了基于液化变形的地形水平局部变形方法,改善近视野的地形局部遮挡现象;利用视线追踪的地形局部降低方法和高斯变换的地形局部抬高方法,改善远视野的地形局部遮挡及地物缩小现象,避免了视野中地形的扭曲重叠,减小了由于透视投影所造成的地物遮挡及缩小现象,增强了全景景观地图的艺术视觉效果,并提高了生成全景图的算法效率。