三维电子沙盘系统的研究与实现

摘要

随着数字图像技术的发展，出现了三维图像的显示技术，特别是地理信息已经从简单的二维信息表达方式拓展到三维地理图像。本文在分析了三维表面建模技术的基础上，主要围绕基于轮廓线拼接算法过程中所出现的轮廓线分支、对应和重合度问题进行分析与讨论，提出了表面建模算法。
　　根据移动立方体(MarhcingCube，MC)表面建模算法思想，我提出一种新的基于轮廓线重建物体表面算法——移动棱台算法（MP算法）。在本研究中针对以往的MC算法在对轮廓线的对应和分支中出现的问题进行改进，可以有效解决轮廓线拼接问题。此外，在等值轮廓线与原轮廓线重合度较低的时候，MC算法需要进行插值，由此需要消耗大量的计算资源。为此，MP算法通过构造外包棱台模型、计算轮廓线投影有效区域、增大轮廓线点数目和网格规模等方法进行改进，可以很好的实现快速建模和提高绘制的速度，满足不同用户表面快速建模的需要，提高了建模的质量，最后通过实验的方式验证算法的有效性和可行性。
　　按照软件工程的要求，我设计并开发了一个基于C/S模式的电子沙盘系统，将系统划分为五个功能模块分别是数据输入模块、三维场景显示模块、空间分析模块、漫游交互控制模块和数据输出模块。其中，利用MP算法实现了三维场景表面建模，并提出了一种改进的显示列表和双缓存技术来提高三维电子沙盘的显示性能。
　　最后结合VisualC++和OpenGL，在Windows平台下详细实现了该电子沙盘系统，其整体性能达到了系统的设计目标，很好的实现了用户的需求。

目录

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摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本文的研究内容

1．4 论文的组织结构

第2章 相关技术基础

2．1 OpenGL概述

2．1．1 OpenGL的基本功能

2．1．2 OpenGL的基本操作

2．1．3 OpenGL在电子沙盘中应用

2．2 数字地理模型

2．3 小结

第3章 基于MP的三维表面建模算法

3．1 MP算法概述

3．2 基本定义

3．3 数据结构

3．4 MP算法研究及改进

3．4．1 体数据的构造

3．4．2 算法在等值面的生成计算的改进

3．4．3 MP算法抽取等值面的算法流程

3．5 MP算法的优点

3．6 算法分析与实验效果

3．6．1 实验环境和准备

3．6．2 MP算法与MC算法在分支实验对比

3．6．3 MP与MC算法在轮廓线重合度和逼近精度实验对比

3．7 小结

第4章 模型可视化与三维沙盘系统的设计与实现

4．1 系统需求分析

4．2 系统的设计

4．2．1 系统功能模块划分

4．2．2 模型可视化设计

4．2．3 地形的三维建模

4．2．4 纹理映射

4．3 三维电子沙盘系统的实现

4．3．1 三维表面建模模块

4．3．2 数据输入模块

4．3．3 三维场景的显示模块

4．3．4 空间分析模块

4．3．5 漫游交互控制模块

4．3．6 数据输出模块

4．3．7 自动漫游的实现

4．4 性能优化的设计

4．4．1 改进的显示列表

4．4．2 双缓存技术

4．5 小结

结论

参考文献

致谢