河道流动水体三维仿真方法研究

为满足水文观测数据的实时分析与应用需求,提出了一种不规则河道内流动水体仿真的方法。该方法重点研究了利用实测河道水位线数据并结合真实河道DEM地形数据进行河流边界线搜索及河面自动建模,构建多层水面叠加模型,利用流速驱动纹理块自适应于河道移动的动态纹理混合与渲染技术。在三峡库区水文仿真系统的实践中表明,该方法能够有效地模拟符合自然河道地形的动态流动水体,形象逼真地表现河面各处流速的差异化现象。     

面向3D WebGIS的屏幕空间矢量数据绘制方法

受网络带宽、计算机软硬件和浏览器承载量等因素的制约,现有3D WebGIS在矢量栅格数据一体化表达时容易出现渲染效率不高、表达效果不佳等问题.通过分析2种不同架构下3D WebGIS的技术特点和服务需求,研究了基于屏幕空间像素投影反算方法,设计了优化矢量数据渲染性能的技术方案,提出了一种创建帧缓冲区渲染队列的方法来解决片元着色器承载空间不足的问题,并在B/S架构下开发了基于屏幕空间像素投影反算方法渲染矢量数据的原型系统.实验表明,该方法渲染效率和表达效果俱佳,具有很强的应用前景和研究价值,可为3D WebGIS提高海量矢量数据渲染效率和增强表达效果提供一种新型有效的方法手段.     

基于通用显卡实现CT加速重建的技术综述

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基于GPU的三维地下管网实时构建与可视化

城市地下管网是城市地下空间表达不可或缺的一部分。然而,传统基于CPU的大规模地下管线实时建模再送入显卡进行绘制的模式,效率非常低,并且在管线精细建模时,绘制帧率往往达不到实时渲染的需求。对此,本文提出了一种基于GPU的三维地下管网实时构建与可视化策略,该策略以传统二维矢量管线为数据基础,对CPU端进行实时切块,把需要实时构建的管网的管径和管线节点坐标传入GPU,利用GPU提供的几何着色器完成顶点坐标的计算、管线顶点数据自动生成及管线三角网的自动构建。实验结果表明,该策略能够在保证管网拟合逼真度的基础上达到实时构建及多尺度的表达。     

基于图形处理器的海浪仿真研究

提出了一种新的海浪数学模型构造算法,利用基本噪音函数构建Perlin噪音函数,并利用Perlin噪音函数生成的高度场为海浪中的水质点提供高度采样源。同时针对海浪仿真中计算量大的问题,以及依赖CPU完成图形运算的不足,提出用图形处理器(GPU)中的顶点着色器和像素着色器实现海浪的仿真,以平衡CPU和GPU的负载,确保仿真实时和逼真的视觉效果。     

一种基于屏幕的三维地图线状符号渲染方法

作为地理信息系统中的重要组成部分,矢量数据在三维GIS中发挥着重要作用,如指示地理对象、解释空间关系和丰富图面信息等。随着图形硬件的迅速发展和虚拟地理环境的广泛应用,为了在三维地图中精确、高效地绘制出具有复杂样式的线性地图符号,本文提出了一种利用OpenGL Shader Language的三维地形表面线状符号渲染方法。该方法通过对矢量数据进行编码形成纹理数据,完成矢量数据在程序与GPU间的传输;将地形单元和矢量线段间的映射关系存储在索引纹理中,用于关联线段的实时查找;通过计算当前屏幕片元与关联矢量线段的空间位置关系,判断片元所属符号的区域,进而设置片元的颜色。实验表明,本方法可在三维地形上高质量地渲染出几种典型的复杂线状符号,并能保持较好的渲染性能。     

一种面向虚拟地球的海面动态可视化优化方法

现有的虚拟地球中的海面可视化方法主要采用投影网格的方式组织海面格网,这种特殊的网格组织方式,导致其在反映不同海域差异性特征时存在缺陷。基于全球离散格网的海面可视化方法由于能够与虚拟地球离散的空间剖分相匹配,有效弥补了投影网格法的缺陷,因此更符合虚拟地球海面仿真应用的需要。然而现有的离散格网法存在绘制效率差、场景加载慢、需要修补格网缝隙等问题,限制了其应用发展。对此,本文在现有离散格网法基础上进行优化:首先,在数据结构上对传统等经纬度离散格网进行扩展,设计了一种面向GPU绘制的多尺度海面网格模型来组织管理海面格网;其次,为了实现风场驱动下的海浪动态绘制,在多尺度海面网格模型的基础上提出了一种支持实时风场更新的海浪动态绘制方法;同时,考虑到格网缝隙修补对系统效率的影响,本文针对海面格网特点并结合GPU技术提出了一种高效的海面格网缝隙修补方法。最后通过对比试验验证了本文方法的可行性和有效性。试验结果表明,本文方法绘制效率稳定,加载速度快,且能弥补现有方法在功能上的缺失,因此应用范围更加广泛。     

海量点云通用图形处理器缓存机制与并行编辑方法

针对现有海量点云数据组织常采用树索引结构,不支持被通用图形处理器(GPGPU)并行计算,无法实现处理结果与可视化的实时共享,难以满足实时点云编辑应用等问题,该文提出了海量点云GPGPU缓存组织与并行编辑方法,设计了一种基于GPU顶点缓存的海量点云数据组织方法,基于计算着色器技术实现了可视化数据与点云属性的直接共享与并行处理,满足实时点云选择、删除、查询、属性修改等编辑应用,同时采用操作栈的数据结构支持编辑操作的高效回退。实验结果表明,对于亿级大规模点云,该文方法相比传统基于空间索引结构的方法,在点云编辑效率上具有较明显的优势。     

基于GPU的遥感影像加速处理算法

随着图形处理器(GPU)计算功能的日益强大,人们不再满足仅仅用它来做图形处理,而是越来越多地将其应用在通用计算方面。在遥感影像融合的很多算法中,影像数据都可以被并行的处理。本文针对融合处理中的遥感影像数据源为GPU设计了具有数据级并行性的输入流,介绍了利用OpenGL着色语言在GPU中实现融合算法的过程,实验结果表明基于GPU的IHS融合算法的处理速度在数据量较大时较之基于CPU的算法有明显的优势,而且这种优势随图像数据量的增加而越来越明显。