【摘要】：隨著遙感、地理信息等技術(shù)的發(fā)展,能更加方便快捷地獲得高精度地形數(shù)據(jù),對(duì)數(shù)字高程模型的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。細(xì)節(jié)層次模型(Level of Detail,簡(jiǎn)稱LOD)可以減少場(chǎng)景繪制數(shù)據(jù)量,顯著提高復(fù)雜場(chǎng)景的繪制速度,最大程度地改善畫(huà)面的質(zhì)量和繪制效率,實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示,從而具備高效簡(jiǎn)化場(chǎng)景的能力,被廣泛的應(yīng)用于地形建模。為了提高大規(guī)模地形繪制效率,基于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、地理信息技術(shù)、可視化技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù),詳細(xì)研究了細(xì)節(jié)層次模型及其相關(guān)技術(shù)。本文主要研究?jī)?nèi)容與成果如下:(1)提出了基于視點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的節(jié)點(diǎn)評(píng)價(jià)函數(shù),改進(jìn)了四叉樹(shù)LOD模型生成算法,即基于多分辨率約束四叉樹(shù)視點(diǎn)運(yùn)動(dòng)誤差的改進(jìn)方法(Improved method for motion error of quadtree based on multi-resolution constraint,簡(jiǎn)稱I-MQBMR)。該評(píng)價(jià)函數(shù)綜合了地形粗糙度、視點(diǎn)距離與運(yùn)動(dòng)矢量三方面因素,用于指導(dǎo)地形節(jié)點(diǎn)分割。實(shí)驗(yàn)表明,I-MQBMR算法可以實(shí)現(xiàn)良好的地形自適應(yīng)分割,增加視點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度時(shí)能降低地形繪制復(fù)雜度,從而提高了地形繪制效率,也提高了圖像幀速。(2)提出了視點(diǎn)預(yù)測(cè)算法,即基于動(dòng)態(tài)步長(zhǎng)的埃爾米特插值視點(diǎn)預(yù)測(cè)算法(Viewpoint Prediction of Hermite Interpolation Algorithm Based on Dynamic Step Size,簡(jiǎn)稱H-VPDSS)。通過(guò)改進(jìn)埃爾米特插值預(yù)測(cè)算法,利用步長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)變化機(jī)制與地形數(shù)據(jù)調(diào)度策略,實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)視點(diǎn)和預(yù)測(cè)得到的視點(diǎn)內(nèi)數(shù)據(jù)預(yù)取。實(shí)驗(yàn)表明,使用了H-VPDSS算法的地形繪制擁有更穩(wěn)定的幀速。(3)設(shè)計(jì)了不同視點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度下坡度、坡向和剖面的變化實(shí)驗(yàn),隨著視點(diǎn)速度的改變,地形模型繪制三角性數(shù)量不同,地形模型復(fù)雜度同時(shí)發(fā)生改變,坡度、坡向和剖面隨之同步發(fā)生改變,實(shí)驗(yàn)表明I-MQBMR和H-VPDSS算法是有效的,且保持較好的地形真實(shí)度。
【圖文】：

2 技術(shù)基礎(chǔ)種不同的算法解決不同應(yīng)用場(chǎng)景，如 BSP 算法、A 緩沖器算法、向面判別等。性加速方法包括視錐體裁剪(View Frustum Culling）、背面剔ulling)和遮擋剔除(Occlusion Culling)，三類可見(jiàn)性剔除如圖 2.1 所方法：當(dāng)一個(gè)繪制元素或景物的法線方向背離視點(diǎn)觀察方向，剔除不進(jìn)行繪制；視域剔除方法：如果一個(gè)繪制元素或景物位于視域制元素，不進(jìn)行繪制；遮擋剔除方法：如果一個(gè)繪制元素或景物被制元素所遮擋，同樣不進(jìn)行繪制該元素或景物。

的負(fù)荷；在屏幕誤差較小的區(qū)域或者空間內(nèi)投影范圍較小盡量簡(jiǎn)化，制和顯示；在降低數(shù)據(jù)繪制量的前提下，必須要保持低的輪廓以達(dá)到知效果。2.2.2 背面裁剪背面剔除方法剔除背離視點(diǎn)及無(wú)法觀察到的景物，是一種簡(jiǎn)單通常是通過(guò)計(jì)算多邊形表面法向量和視線方向的夾角來(lái)判斷是否剔實(shí)現(xiàn)背面剔除算法，算法實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單，通過(guò)判定視平面與多邊形法方向的角度是否大于 90 度，實(shí)現(xiàn)多邊形的消除。背面剔除方法不需要通過(guò)調(diào)用相應(yīng) API 即可實(shí)現(xiàn)多邊形的剔除。背面剔除可以減少視域的多邊形。2.2.3 視錐裁剪Salter 和 Chrysanthou 將視錐判斷的結(jié)果分為 OIB 三類（完全不可見(jiàn)、相交），將觀察者視角外的物體忽略掉，針對(duì)不同類別使用不高渲染度，實(shí)現(xiàn)快速渲染[24]。視錐體剔除方法是較為常見(jiàn)的剔除方法，主要方式是將視錐體
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP751;P208

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