大规模三维地形场景真实感渲染的研究与实现

摘要

大规模地形场景真实感建模与绘制是虚拟战场、地理信息系统、三维游戏仿真等领域的基础。随着应用的不断扩展和深入，人们对地形场景的规模、绘制速度及仿真精度提出越来越高的要求，所以长期以来该课题一直是国内外计算机图形学领域研究的热点之一。本文对基于四叉树LOD 地形真实感绘制关键技术进行了深入的研究。主要分析了基于四叉树的LOD 地形模型的算法思想及其存储结构；对以往采用的六面体视景体判别方法进行了优化，引入一种建立扇形裁减区域的方法，简化了算法的复杂度，提高了渲染效率；在对场景进行背景剔除时，采用一种判断视线和地形多边形法线向量夹角余弦值的方法来提高效率；通过视点相关的误差计算和考虑地形粗糙度引起的静态误差的计算，建立了地形节点评价系统；对地形裂缝产生的原因及处理方法进行了分析，采用了一种改变T 型节点连接方式的方法对裂缝进行了修补。
　　 随着图形处理器(GPU)的发展，鉴于传统的依靠CPU的绘制算法不能充分发挥图形系统性能的缺点，在借鉴基于四叉树LOD 地形模型绘制方法原理与思想的基础上，对基于GPU的Patch-LOD 地形绘制算法进行了深入的研究。分析了顶点（索引）缓存中的数据存储方式，引入了地形瓦片金字塔模型的数据组织方式，给出了基于索引模板的地形绘制算法流程。地形裂缝的处理方面，采用在地形块的四周加一个“裙边”的方式解决。最后，利用OpneSceneGraph2.9.5和VS2005 软件平台，结合本文研究的相关算法和方法实现了大规模三维地形场景渲染系统和雪效粒子系统。实验结果表明，该系统能实时、快速的完成大规模多分辨率地形的真实感绘制。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

2 真实感地形绘制关键技术研究

3 基于GPU 的三维地形绘制方法研究

4 基于OSG 的三维地理信息系统的设计与实现

5 结论

致 谢

参考文献

附 录