【摘要】：隨著“全球信息網(wǎng)格”和“數(shù)字地球”概念的提出，構(gòu)建一個全球多分辨率的大規(guī)模地形場景已成為虛擬現(xiàn)實、戰(zhàn)場環(huán)境仿真、國家安全、城市規(guī)劃與信息化等應(yīng)用領(lǐng)域的迫切需求。然而，隨著遙感技術(shù)和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，地理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量呈幾何式增長，因此如何實現(xiàn)能容納海量數(shù)據(jù)、連續(xù)無縫的全球尺度多分辨率三維地形模型已成為進(jìn)一步亟待解決的研究課題。 本文以高分辨率衛(wèi)星影像和全球數(shù)字高程模型作為數(shù)據(jù)源，設(shè)計與實現(xiàn)了大規(guī)模球形地形實時漫游系統(tǒng)。研究基于球形地形的加速繪制技術(shù)，并應(yīng)用到渲染系統(tǒng)中，大幅度提高了系統(tǒng)的實時繪制速度。探討了大規(guī)模球形地形可視化的研究現(xiàn)狀以及關(guān)鍵技術(shù)，介紹了地形相關(guān)的加速繪制技術(shù)。確定了以可見性剔除算法、全球多分辨率地形LOD模型簡化算法以及球形地形的三維可視化作為本文的研究方向。 本文研究了全球多分辨率地形的實時繪制算法，詳細(xì)的介紹了基于正六面體的全球離散格網(wǎng)模型的生成方法。本文在基于瓦片塊四叉樹算法的基礎(chǔ)上，，結(jié)合球形地形的特點，對四叉樹算法進(jìn)行了改進(jìn)，并提出了一種基于球形地形的格網(wǎng)編碼方式，設(shè)計了基于GPU的全球離散格網(wǎng)LOD模型。研究并實現(xiàn)構(gòu)建全球多分辨率地形LOD模型的關(guān)鍵技術(shù)，如裂縫處理、誤差控制以及跳躍現(xiàn)象等。 本文研究了基于球形地形的可見性剔除算法，對基于平面地形的可見性剔除算法進(jìn)行改進(jìn)，使之適用于球形地形。實現(xiàn)了改進(jìn)后的視錐裁剪算法、基于GPU的地形遮擋剔除算法，并將其應(yīng)用到地形可視化系統(tǒng)中，大幅度的減少了每幀繪制的三角形數(shù)量，提高了系統(tǒng)的繪制效率。 本文設(shè)計并實現(xiàn)了大規(guī)模球形地形可視化系統(tǒng)，將研究的實時繪制算法和可見性加速算法應(yīng)用到整個系統(tǒng)，然后介紹了算法的主要流程和模塊間的關(guān)系，詳細(xì)的闡述了數(shù)據(jù)調(diào)度模塊，在基于擴(kuò)展視錐的預(yù)加載策略的基礎(chǔ)上，提出了一種基于視錐擴(kuò)展的二級數(shù)據(jù)預(yù)加載策略。最后介紹了GPU渲染模塊的主要流程和基于GPU渲染的實現(xiàn)細(xì)節(jié)，對整個系統(tǒng)進(jìn)行功能和性能測試，最終實現(xiàn)了一個具有良好的交互性和真實感的大規(guī)模球形地形實時漫游系統(tǒng)。
[Abstract]:With the concept of "global information grid" and "Digital Earth", the construction of a Global Multi-resolution large-scale terrain scene has become an urgent need for virtual reality, battlefield environment simulation, national security, urban planning and information technology. However, with the rapid development of remote sensing technology and information technology, geographical data The amount of data is growing geometrically, so how to implement the multi-resolution 3D terrain model which can accommodate massive data and continuous seamless global scale has become a research topic to be solved.
In this paper, a large-scale spherical terrain real time roaming system is designed and implemented with high resolution satellite image and global digital elevation model as the data source. The acceleration rendering technology based on spherical topography is studied and applied to the rendering system. The real-time rendering speed of the system is greatly improved. The research on the visualization of large-scale spherical topography is discussed. The current situation and key technologies are introduced. The terrain related accelerated rendering technology is introduced. The visibility culling algorithm, the Global Multi-resolution Terrain LOD model simplification algorithm and the three-dimensional visualization of the spherical topography are determined.
In this paper, the real time rendering algorithm of global multi-resolution terrain is studied. The generation method of global discrete grid model based on positive hexahedron is introduced in detail. Based on the four fork tree algorithm of tile block, this paper improves the four fork tree algorithm combined with the characteristics of the spherical terrain, and proposes a grid based grid based on spherical topography. The global discrete grid LOD model based on GPU is designed, and the key technologies for building a Global Multi-resolution Terrain LOD model, such as crack treatment, error control and jumping phenomenon, are designed and implemented.
This paper studies the algorithm of visibility culling based on spherical topography, improves the visibility culling algorithm based on plane terrain, and applies it to the spherical terrain. The improved cone cutting algorithm is realized, and the terrain occlusion culling algorithm based on GPU is applied to the terrain visualization system, which greatly reduces the rendering of each frame. The number of triangles increases the rendering efficiency of the system.
In this paper, a large-scale spherical terrain visualization system is designed and implemented. The real-time rendering algorithm and the visibility acceleration algorithm are applied to the whole system. Then the main flow of the algorithm and the relationship between the modules are introduced. The data scheduling module is described in detail. On the basis of the preloading strategy based on the extended cone, a new method is proposed. Based on the two level data preloading strategy based on the visual cone extension, the main flow of the GPU rendering module and the implementation details based on the GPU rendering are introduced. The whole system is tested for function and performance, and a large scale spherical real-time roaming system with a good interactive and realistic sense is realized.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：P208;TP391.41

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3 張Y

本文編號：2167491