本文關鍵詞：矢量實線及單色多邊形與三維地形的并行貼合渲染，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：三維GIS發(fā)展的早期主要追求高真實感的渲染效果。場景中的地形起伏可通過數(shù)字高程模型(DEM)直觀表達,地表細節(jié)則使用高分辨率的數(shù)字正射影像(DOM)作為紋理貼圖以得到近似真實的展現(xiàn)；但在場景識讀方面,由于影像提供的信息紛繁復雜,難以給觀察者以抽象直觀的信息傳遞,容易造成視覺錯感而使觀察者在場景中迷失。 二維矢量要素對空間現(xiàn)象或規(guī)律可以實現(xiàn)很好的抽象和概括表達,是基于主觀需求對客觀世界的選擇性增強。在三維高真實感地表渲染基礎上疊加貼合渲染二維矢量要素,可強化場景中空間現(xiàn)象或規(guī)律的抽象及概括表達能力,實現(xiàn)“真實”與“抽象”的統(tǒng)一。此方面的理論和技術方法研究,不僅可增強三維地表的表達能力,也將對人機交互方式造成影響,并增強三維GIS空間分析能力及其結果的展示手段。 基于上述背景,本文在國家自然科學基金面上項目——“典型二維矢量地圖要素在三維地形表面的貼合渲染算法研究”(41371365)支持下,研究了矢量實線及單色多邊形在三維地形表面的并行貼合渲染方法。方法以屏幕像素的空間坐標反算為基礎,針對矢量實線和單色多邊形分別設計渲染算法,并基于異構計算模式實現(xiàn)渲染算法的并行化。論文主要研究內(nèi)容和研究結論如下： (1)針對渲染需要為矢量數(shù)據(jù)建立合適的空間索引。在矢量數(shù)據(jù)處理與組織的過程中,選擇以四叉樹數(shù)據(jù)結構為基礎,為其建立空間索引；為了進一步提高空間搜索效率,針對空間跨度大的矢量實線采取破碎化處理�？臻g索引的建立有效降低了渲染過程中矢量要素搜索所耗費的時間,提高了算法的運行效率。 (2)研究基于屏幕空間的矢量實線渲染方法。精確計算屏幕各像素在矢量平面的覆蓋范圍,構建其與矢量實線快速著色判斷算法。進一步地,通過對生成圖像中地形輪廓線的檢測,剔除因誤判而著色的像素,從而獲得準確的渲染結果。最后,利用形態(tài)學運算以及圖像的深度緩存,完成對實線要素的線寬設置和顏色漸變處理。 (3)研究基于屏幕空間的矢量單色多邊形渲染方法。將單色多邊形要素分為無邊界多邊形和有邊界多邊形分別進行研究。針對無邊界的單色多邊形,采用判斷像素中心坐標是否落于多邊形內(nèi)部的方式進行著色；針對有邊界的多邊形要素,內(nèi)部填充方法與無邊界要素一致,而邊界渲染則以矢量實線要素渲染為基礎,通過先內(nèi)部填充,后邊界渲染方式,確保邊界與內(nèi)部填充的貼合。 (4)基于異構計算模式實現(xiàn)渲染方法的并行化。合理劃分渲染方法中的串行處理部分和并行處理部分,利用CPU處理復雜邏輯問題的優(yōu)勢,以及GPU通用并行計算的能力,基于CPU+GPU異構計算模式實現(xiàn)渲染過程的并行化加速。 經(jīng)過實驗測試,本文提出的并行貼合渲染方法渲染效果良好,并行渲染加速效果顯著,可滿足實時渲染要求。
【關鍵詞】：三維GIS 矢量要素 地形渲染 屏幕空間 異構計算
【學位授予單位】：南京大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TP391.41;P208
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-19
• 1.1 選題依據(jù)與背景12
• 1.2 國內(nèi)外研究進展12-15
• 1.2.1 三維地形表面上二維矢量要素的貼合渲染12-15
• 1.2.2 基于圖形處理器的通用計算15
• 1.3 研究內(nèi)容與技術路線15-17
• 1.4 論文組織17-19
• 第二章 數(shù)據(jù)處理與組織19-26
• 2.1 實驗數(shù)據(jù)介紹19
• 2.2 地形數(shù)據(jù)組織19-20
• 2.3 矢量地圖要素20-26
• 2.3.1 空間索引的建立20-23
• 2.3.2 基礎數(shù)據(jù)結構23-26
• 第三章 基于屏幕空間的渲染方法26-52
• 3.1 屏幕空間與矢量平面的關系建立26-32
• 3.1.1 三維觀察及坐標變換26-30
• 3.1.2 屏幕坐標的獲取30-31
• 3.1.3 像素的空間坐標計算31-32
• 3.2 矢量實線的渲染32-47
• 3.2.1 屏幕像素的基本著色規(guī)則32-39
• 3.2.2 地形輪廓線的特殊處理39-45
• 3.2.3 線寬的處理45-46
• 3.2.4 顏色漸變的處理46-47
• 3.3 矢量單色多邊形的渲染47-52
• 3.3.1 無邊界多邊形渲染方法48-49
• 3.3.2 有邊界多邊形渲染方法49-52
• 第四章 基于異構模式的并行渲染52-63
• 4.1 基于CUDA的異構計算模型設計52-54
• 4.2 渲染算法的并行加速54-61
• 4.2.1 算法設計及實現(xiàn)54-55
• 4.2.2 實驗效果及性能測試55-61
• 4.3 實驗結果分析與討論61-63
• 4.3.1 結果分析61-62
• 4.3.2 算法對比與討論62-63
• 第五章 結論與展望63-65
• 5.1 結論63-64
• 5.2 創(chuàng)新點64
• 5.3 展望64-65
• 參考文獻65-70
• 碩士期間的科研成果70-71
• 致謝71-73

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

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  本文關鍵詞：矢量實線及單色多邊形與三維地形的并行貼合渲染，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：390064