基于视点运动和预测的多分辨率地形建模方法研究

论文摘要

随着遥感、地理信息等技术的发展,能更加方便快捷地获得高精度地形数据,对数字高程模型的应用也越来越广泛。细节层次模型（Level of Detail,简称LOD）可以减少场景绘制数据量,显著提高复杂场景的绘制速度,最大程度地改善画面的质量和绘制效率,实现场景的动态实时显示,从而具备高效简化场景的能力,被广泛的应用于地形建模。为了提高大规模地形绘制效率,基于计算机图形学、地理信息技术、可视化技术和虚拟现实等技术,详细研究了细节层次模型及其相关技术。本文主要研究内容与成果如下:（1）提出了基于视点运动的节点评价函数,改进了四叉树LOD模型生成算法,即基于多分辨率约束四叉树视点运动误差的改进方法（Improved method for motion error of quadtree based on multi-resolution constraint,简称I-MQBMR）。该评价函数综合了地形粗糙度、视点距离与运动矢量三方面因素,用于指导地形节点分割。实验表明,I-MQBMR算法可以实现良好的地形自适应分割,增加视点运动速度时能降低地形绘制复杂度,从而提高了地形绘制效率,也提高了图像帧速。（2）提出了视点预测算法,即基于动态步长的埃尔米特插值视点预测算法（Viewpoint Prediction of Hermite Interpolation Algorithm Based on Dynamic Step Size,简称H-VPDSS）。通过改进埃尔米特插值预测算法,利用步长的动态变化机制与地形数据调度策略,实现预测视点和预测得到的视点内数据预取。实验表明,使用了H-VPDSS算法的地形绘制拥有更稳定的帧速。（3）设计了不同视点运动速度下坡度、坡向和剖面的变化实验,随着视点速度的改变,地形模型绘制三角性数量不同,地形模型复杂度同时发生改变,坡度、坡向和剖面随之同步发生改变,实验表明I-MQBMR和H-VPDSS算法是有效的,且保持较好的地形真实度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 国内外研究现状
•   1.3 论文研究内容与组织结构
• 2 技术基础
•   2.1 细节层次技术
•     2.1.1 离散LOD模型
•     2.1.2 连续LOD模型
•     2.1.3 多分辨率LOD模型
•   2.2 可见性加速方法
•     2.2.1 简化原则
•     2.2.2 背面裁剪
•     2.2.3 视锥裁剪
•     2.2.4 遮挡裁剪
•     2.2.5 GPU加速
•   2.3 视点相关
•     2.3.1 静态因素
•     2.3.2 动态因素
•   2.4 地形数据的分块与调度
•     2.4.1 地形数据分块
•     2.4.2 地形数据的调度
•   2.5 纹理相关技术
•   2.6 本章小结
• 3 基于多分辨率约束四叉树视点运动误差改进方法
•   3.1 约束四叉树
•   3.2 多分辨率约束四叉树模型构建
•     3.2.1 构建分块分层地形数据
•     3.2.2 视点运动误差的改进方法
•     3.2.3 视锥体裁剪
•     3.2.4 裂缝处理策略
•   3.3 纹理映射
•   3.4 实验分析
•     3.4.1 地形分块策略
•     3.4.2 裂缝处理
•     3.4.3 视点运动矢量对帧速的影响
•     3.4.4 算法对比
•   3.5 本章小结
• 4 基于视点预测的埃尔米特插值改进算法
•   4.1 埃尔米特插值算法
•     4.1.1 埃尔米特插值预测算法
•     4.1.2 视点运动轨迹预测
•   4.2 地形数据预测调度及步长动态变化
•   4.3 实验分析
•     4.3.1 步长的选取
•     4.3.2 视点预测算法实验
•   4.4 本章小结
• 5 场景应用
•   5.1 坡度分析
•   5.2 坡向分析
•   5.3 剖面分析
•     5.3.1 梯形方法
•     5.3.2 Simpson方法
•   5.4 本章小结
• 6 总结与展望
•   6.1 总结
•   6.2 展望
• 参考文献
• 个人简历、攻读硕士期间已发表的学术论文及研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 杨云朋

导师: 商建东

关键词: 细节层次模型,约束四叉树,埃尔米特插值算法,视点运动,视点预测

来源: 郑州大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,信息科技

专业: 自然地理学和测绘学,工业通用技术及设备,计算机软件及计算机应用,自动化技术

单位: 郑州大学

分类号: TP751;P208

总页数: 69

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