文档介绍：中南大学
硕士学位论文
大规模可编辑场景的研究和实现
姓名:钟华
申请学位级别:硕士
专业:计算机科学与技术
指导教师:王加阳
20100526
摘要大规模自然场景建模与绘制技术,在虚拟现实、三维坝槔业等领域有着广泛的应用。随着应用的不断扩展和深入,人们对地形的规模、场景精度及交互性能等提出越来越高的要求。由于传统地形生成算法对于生成大规模三维地形存在效率低、不能编辑的缺点,为了满足虚拟三维场景的应用需求,本文研究并实现了对大规模可编辑场景建模的几项关键技术:海量数字高程模型数据墓芾砗偷鞫取⒋蠊婺H杀嗉匦蔚募负文P凸菇ā⒌匦等高线的自动提取。首先,对建立虚拟场景所需的荩杓屏斯芾砟P秃退阉策略。莸奈锢斫峁褂τ昧朔挚樽橹呗院屯枷窠鹱炙P停在此基础上,建立了莸穆呒峁梗核牟媸魉饕⑹迪至烁效的搜索算法。这是生成虚拟地形的基础和依据。基础上,依据传统的思想,提出一种新的地形生成算法,此算法能实时缝补地形裂缝,渲染出沉浸感强、与真实地貌相关的三维虚拟地形。与传统的地形生成算法相比,此算法在实时性和沉浸感方面效果更好。为了让虚拟地形具备可编辑功能,实现了对莸男薷并实时反映地形格网的变化,这是在可编辑性上,对传统地形生成算法的改进。最后,,以此获得了虚拟场景中等高线的自动生成功能。这有助于在三维低车男槟獬【爸校缘匦蔚牡雀呦呓自动提取和标识。虚拟现实,数字高程模型,地形建模,曲线重建其次,根据莨菇ǖ匦蔚娜歉裢T诙厝隓数据的关键词
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第一章绪论选题背景及研究意义位置匹配的数字高程模型数据以生成、更新地形的格网,使得场景漫游得以实现。随着计算机图形学、数字图像处理、多媒体技术、传感器技术、遥感技术的快速发展,虚拟现实技术成为近年来十分活跃的研究领域,莸墓芾怼⑷维地形的生成是其中的热点问题。在大规模场景建模中,数字高程模型扮演着非常重要的角色。因为数字高程模型用栅格将一定范围的地形用规则格网点的平面坐标及其这个坐标处的高程值表示出来【J指叱棠P鸵话憷自于⑷疽恰⒁巴獠饬俊⒑娇蘸教焐阌或者插值峨而来,它描述了区域地貌形态的空问分布。有了数字高程模型就可以获取这一区域的各种地貌因子,如坡度、坡向、坡度变化率,另外,在实际应用中它还起着以下重要作用:它在测绘、水文、气象、地貌、地质、土壤、工程建设、通讯、气象、军事等国民经济和国防建设以及人文和自然科学领域有着广泛的应用诠こ探ㄉ枭希可用于如土方量计算、透视分析等;在防洪减灾方面,墙兴姆治鋈缁水区分析、水系网络分析、降雨分析、蓄洪计算、淹没分析等的基础;在无线通讯上,可用于蜂窝电话的基站分析。对于本文来讲,最重要的是,数字高程模型能为地形格网的生成提供高程数据,从而让地形格网能模拟实际地形的地貌。所以,数字高程模型对于数字地形的生成有着非常重大的意义。基于以下两个原因,需要研究数字高程模型的存储管理、调度、以及系统运行时的莸那肭蟆⒃げ獾取R环矫妫导实牡匦文D庵校蛭5匦畏浅E大,所以,地形所用到的数字高程模型数据的规模也是非常庞大的。另一方面,因为在地形格网的渲染过程中,计算机显示卡每更新一帧,都要需要获得新的、所以,当图形显卡在每一帧更新显示时,需要在这么短的时问内,从这么庞大的数字高程模型数据中找到正确位置的高程数据,是非常需要对数字高程模型数据的存储策略进行深入的研究,只有拥有非常好的存储策略之后,才可能在这种存储策略上进行高效的数据搜索和定位操作。另外,为了最大限度地利用的空闲时间,让诘鼻跋叱袒竦玫氖奔淦诘目障惺奔浣形蠢唇J褂玫数字高程数据的预测是非常有意义的。有了数字高程模型的支持,就可以对地形格网按照一定的技术进行渲染,以显示出数字高程模型所表达地形的地貌。硕貉宦畚
国内外相关研究现状在数字娱乐,如影视制作、游戏场景中,地形的生成可能并不需要真实的葑髦С郑侵恍枰0匆欢ǖ乃惴ㄉ衫嗨朴诖笞匀恢械牡孛簿涂梢裕或者说按算法生成的地形满足大自然中地貌的特征就可以了。鉴于这样的需求,对地形的几何模型的建立方面,凭算法随机生成地形也有重火的意义和应用价值。本文在每三章的第二节论述了两种算法可以生成这种地形模型。在实际应用中,比如,经典游戏中的地形场景,电影《时光机器》中的沙漠、大峡谷以及国产电视剧《神雕侠侣》中的各种山肪模型等镜头,都足利用一些图形软件生成的具有自然特色的地形地貌取K哉饫嗟匦蔚纳稍谟笆佑槔忠怠⑹悠游戏业中有着相当重要应用和价值。相反,在三维地理信息系统、虚拟现实等应用中,是需要真实的数字高程模型数据作为支撑,进而生成真实世界的数字地形。因为只有真实的数字高程模型数据,才能将让地形格网得以反映真实地形的地貌。所以对基于数字高程模型的地形格网的生成足有着非常