本文選題：四叉樹　切入點：OpenCL　出處：《中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院沈陽計算技術(shù)研究所)》2017年碩士論文

【摘要】：三維地形生成技術(shù)是虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域中的重點研究方向,其主要應(yīng)用于虛擬戰(zhàn)場環(huán)境仿真、城市景觀規(guī)劃、虛擬旅游、飛行模擬器訓(xùn)練及3D游戲等眾多領(lǐng)域。隨著航空航天、衛(wèi)星遙感技術(shù)的快速發(fā)展,地形數(shù)據(jù)的采樣精度越來越高,數(shù)字高程數(shù)據(jù)和紋理數(shù)據(jù)量成倍增長,則大規(guī)模地形的實時繪制成為研究的難點問題。為了使渲染的地形更具有真實感和沉浸感,三維地形渲染仍然是一個值得深入研究的課題。本文取得如下研究成果:1.研究基于地形分塊的動態(tài)調(diào)度和實時預(yù)取方案,針對大規(guī)模的DEM數(shù)據(jù)集,采用分塊化的策略進行組織和管理;然后,根據(jù)當前視點的位置和運動方向,計算各個地形塊的優(yōu)先級,采用動態(tài)調(diào)度的方法把地形塊動態(tài)調(diào)入內(nèi)存,這種方法能夠有效地提高內(nèi)存的利用率。2.研究基于GPU的地形塊并行簡化算法。由于各個地形塊的簡化具有弱相關(guān)性,本文提出基于OpenCL的利用GPU并行簡化地形塊算法,采用四叉樹和標記矩陣相結(jié)合的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)建LOD模型,可有效降低地形塊內(nèi)裂縫消除的難度。3.研究基于GPU的地形塊并行渲染方案。在地形塊渲染之前,消除地形塊內(nèi)的裂縫,并把需要繪制的頂點批量送往OpenGL渲染流水線實現(xiàn)地形塊的并行渲染。4.實現(xiàn)基于OpenCL的CPU-GPU協(xié)同處理的三維地形實時渲染系統(tǒng)。通過上述研究內(nèi)容,本文最后實現(xiàn)了CPU-GPU協(xié)同處理的三維地形可視化系統(tǒng),并對系統(tǒng)性能進行測試。本系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮CPU和GPU各自的優(yōu)勢,極大的降低CPU的工作負載,幀率穩(wěn)定在90幀/秒左右,獲得較高的渲染幀率和較好的渲染效果。
[Abstract]:3D terrain generation technology is an important research direction in the field of virtual reality. It is mainly used in many fields such as virtual battlefield environment simulation, urban landscape planning, virtual tourism, flight simulator training and 3D game. With the rapid development of satellite remote sensing technology, the sampling accuracy of topographic data is getting higher and higher, and the digital elevation data and texture data increase exponentially. In order to make the rendered terrain more realistic and immersive, the real-time rendering of large-scale terrain becomes a difficult problem. Three-dimensional terrain rendering is still a subject worthy of further study. In this paper, the following research results are obtained: 1. Dynamic scheduling and real-time prefetching schemes based on terrain partitioning are studied for large-scale DEM data sets. Then, according to the position and motion direction of the current viewpoint, the priority of each terrain block is calculated, and the dynamic scheduling method is adopted to dynamically transfer the terrain block into memory. This method can effectively improve the utilization of memory. 2. The parallel simplification algorithm of terrain block based on GPU is studied. Because the simplification of each terrain block has weak correlation, this paper proposes a parallel simplification algorithm based on OpenCL using GPU. Using the data structure of quadtree and label matrix to construct LOD model can effectively reduce the difficulty of eliminating cracks in terrain block. 3. The parallel rendering scheme of terrain block based on GPU is studied. Before terrain block rendering, the cracks in terrain block are eliminated. The vertex that needs to be drawn is sent to pipeline to realize the parallel rendering of terrain block. 4. The 3D terrain real-time rendering system based on CPU-GPU cooperative processing based on OpenCL is realized. Finally, a 3D terrain visualization system with CPU-GPU collaborative processing is implemented, and the performance of the system is tested. The system can give full play to the respective advantages of CPU and GPU, greatly reduce the workload of CPU, and the frame rate is stable at about 90 frames per second. Get high frame rate and good rendering effect.
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院沈陽計算技術(shù)研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP391.9

【參考文獻】

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1 高保祿;高銳軍;王倩;竇明亮;張冰;;基于埃爾米特運動預(yù)測的地形實時繪制[J];計算機工程與設(shè)計;2017年02期

2 王晨明;蘇天峗;王國宇;宋慶磊;;海底地形實時繪制技術(shù)研究和實現(xiàn)[J];中國海洋大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2016年12期

3 張兵強;姜本清;方君;;GPU快速解壓的多分辨率地形高程數(shù)據(jù)壓縮算法[J];計算機應(yīng)用研究;2015年11期

4 尹長林;詹慶明;許文強;張鴻輝;;大規(guī)模三維地形實時繪制的簡化技術(shù)研究[J];武漢大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版);2012年05期

5 張豫南;王冬;夏乙;李瀚飛;;瓦片塊四叉樹動態(tài)地形層次細節(jié)算法[J];兵工學(xué)報;2011年11期

6 任軍利;王偉;;基于以像素塊計算L2距離的塊紋理合成[J];現(xiàn)代計算機(專業(yè)版);2011年06期

7 李白云;趙春霞;;GPU實時構(gòu)建四叉樹的快速地形渲染算法[J];計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報;2010年12期

8 黃為;魏迎梅;宋漢辰;吳玲達;;基于并行小波算法的DEM數(shù)據(jù)多分辨率模型構(gòu)建[J];計算機研究與發(fā)展;2010年06期

9 于卓;梁曉輝;馬上;趙沁平;;一種支持大規(guī)模多種精度地形的實時繪制算法[J];計算機研究與發(fā)展;2010年06期

10 張慧杰;孫吉貴;呂英華;呂楠;王遠志;;一種新的基于發(fā)散度函數(shù)的地形模型簡化方法[J];計算機學(xué)報;2009年05期

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1 郭棟梁;規(guī)則網(wǎng)格實時繪制關(guān)鍵技術(shù)研究[D];燕山大學(xué);2013年

2 王達;虛擬戰(zhàn)場中一種基于GPU的大規(guī)模動態(tài)地形仿真研究[D];華中科技大學(xué);2012年

3 張燕燕;飛行模擬器大規(guī)模真實地形實時可視化技術(shù)的研究與實現(xiàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 江益;基于動態(tài)LOD地形渲染的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];武漢科技大學(xué);2015年

2 錢朔;真實感三維模型的紋理映射技術(shù)研究與實現(xiàn)[D];東華大學(xué);2014年

3 康寧;基于GPU的全球地形實時繪制技術(shù)[D];解放軍信息工程大學(xué);2007年

4 張浩;不對稱的Geometry Clipmap算法[D];華中科技大學(xué);2005年

5 卓亞芬;ChunkedLOD—海量地形的實時繪制系統(tǒng)[D];浙江大學(xué);2004年

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本文編號：1694842