基于视点动态连续的三维场景LOD简化方法

摘要

本研究采用递进格网法,对三维场景中三维模型进行动态连续LOD简化,得到不同分辨率场景下与之相适应的简化模型.当地形模型随视点简化时,容易引起边界的变化,使得地物模型与地形模型简化过程中产生“裂缝”或翻转现象.为了解决以上问题,在对三维地形对地物进行集成后,采用递进格网表示方法并在边折叠过程采用条件约束对其简化.在基于约束条件的边折叠简化过程中,加入对边界和三角面法向量的限制条件,对三角形网格的每一条边计算一个边权因子(反映删除该边引起的误差大小),然后进行简化,即删除边权因子最小的边对应的顶点.为了避免三角形的大小趋于平均,不利于保持细节特征.我们对边权因子进行改进.为三角形格网中的每一条边计算了一个能够反映边长、曲率、三角形形状等等的权值.最后通过权值排序,决定收缩顺序.进行边折叠时,是将待简化边的顶点收缩成一个顶点.因此选择新顶点的位置和边的收缩方向是继边权因子确定后的另一重要要素.所以我们需要在边排序的基础上,根据顶点重要度进行排序.本研究中采用的顶点重要度的判断标准是局部曲率大小.这种约束条件的优点是计算时间短,计算上相对简单,最复杂方法也只是计算内积.权值定义能够很好反映局部几何特征,并且通过调节各项系数,能够得到比较满意的简化结果,能够保持三维地形、地物模型边界原始信息和格网三角面的基本方向.有效解决了因边界或局部简化程度大,引起的三维地形和地物模型边界变形较大和三角面翻转问题,能够消除狭长三角形的生成和区域的过度简化;并消除了集成模型之间的“裂缝”或悬空现象.通过三维渲染引擎OpenSceneGraph,对整个三维场景进行动态实时绘制,具有良好的可视化效果.