基于线性四叉树的实时连续LOD模型生成算法研究与应用

摘要

伴随着计算机硬件处理能力的不断提高，计算机图形学得到了迅猛的发展，三维可视化技术作为计算机图形学的主要研究内容其应用也变得更加广泛。利用计算机图形图像学技术来绘制逼真流畅的虚拟场景的需求也变得更加迫切。LOD（Level of Detail，细节层次模型）技术作为在地形可视化中提高场景渲染速度，降低对硬件性能要求的一种高效解决方案，近年来逐渐成为研究的热点 本文首先分析了以往的经典LOD简化算法，对LOD技术的应用场景、工作原理及使用方法进行了深入的研究，并在此基础上对使用广泛的基于四叉树的LOD模型生成算法进行了改进。将地形节点存储在线性四叉树中，对四叉树中的地形节点利用基于十进制的Morton码进行编码，使之具有唯一的索引信息。在对地形节点进行访问前利用希尔伯特填充曲线将所有的地形节点进行遍历一遍，以降低节点访问时的时间代价。构造视点相关的节点评价机制，以判断节点是否继续分割。对于相邻地形间因分割层级不同而产生的裂缝问题，利用去点发来消除裂缝问题。随后介绍了模拟地形的三维可视化理论。构建一个大规模场景并将改进后的LOD算法应用其中，通过测试和分析实验数据，与以往的LOD算法相比较在绘制速度和地形的简化效率方面改进后的算法有明显的提高。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1选题背景与意义

1．2国内外研究现状

1．3研究内容

1．4论文组织结构

第2章相关技术

2．1计算机图形学相关技术

2．1．1虚拟现实技术

2．1．2真实感图形实时绘制技术

2．1．3 OpenGL技术概述

2．2LOD技术

2．2．1LOD技术的提出

2．2．2 LOD技术简介

2．3LOD模型生成算法分类

2．4本章小结

第3章LOD算法的改进和优化

3．1LOD算法原理

3．2地形数据结构

3．3地形节点的存储和访问

3．3．1 Morotn码简化地形节点

3．3．2确定四叉树地形节点顺序

3．3．3节点访问

3．4节点评价机制

3．4．1误差计算

3．4．2建立评价标准

3．5裂缝消除

3．6立体可视化

3．7本章小结

第4章改进LOD算法的设计与实现

4．1实验环境

4．2系统总体框架

4．3大规模地形的建模

4．3．1 LOD模型的构建

4．3．2地形绘制模块

4．3．3地形绘制模块的设计与实现

4．3．4地表细节处理

4．3．5地形块间的裂缝消除

4．4本章小结

第5章性能分析与评价

5．1实验数据来源

5．2仿真实验结果分析

5．3算法综合性能分析对比

5．4本章小结

6．1总结

6．2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的论文项目情况