基于混合元素的三维模型渲染技术研究

摘要

随着现代科技的日新月异，虚拟现实技术不断发展，并广泛应用于飞行模拟、空间技术、工程设计和制造，以及媒体娱乐等诸多领域。本文主要研究在考古研究等领域应用较多的三维模型重建技术。 三维模型渲染技术是三维模型重建中的一项核心技术。它主要包含两种不同的方法，一种是传统的基于多边形网格的渲染技术，另一种是近几年才出现的基于点的三维模型渲染技术。基于多边形网格的渲染在精细渲染效果上方面要优于基于点的渲染，而基于点的渲染则在渲染速度和存储空间需求上优于多边形网格。综合考虑不同情况下对渲染速度和质量的要求，我们希望能够实现一种折中。 由于在对文物遗址等进行三维模型重建过程中，一方面，用户在希望渲染速度尽可能快的同时，渲染的效果要尽可能精细，即使在放大条件下来浏览也不会出现明显的失真现象。而另一方面，由于采取以点为单一的渲染元素，或者以多边形网格为单一的渲染元素都不能同时在渲染效果和速度上真正满足系统的需要。因此我们综合了这两种渲染元素的各自的优势，以使其更适用于现有硬件条件和用户需求下渲染速度和质量的折中，使其更具有现实的应用价值。因而，我们提出了基于混合元素的三维模型渲染算法。 本文不仅提出了基于混合元素的三维模型渲染算法，并且以该算法为蓝本开发了一个FALCON三维模型渲染系统，它根据系统对精度的不同要求，综合采用以点和三角形网格为元素进行渲染。在精度要求比较低的条件下，采用点为渲染元素可以实现快速渲染，并且效果与采用三角形网格渲染相比，差别不大。而在精度要求很高，例如放大条件下，用户对渲染质量要求相当高的情况下，采用基于三角形网格的渲染来满足其高渲染质量的要求。 此外，由于近年来网络的普及和网络技术的发展和成熟，基于网络的三维模型渲染技术也逐步成为科学研究的热点。为了进一步拓展FALCON三维模型渲染系统的网络功能，本文对基于网络流的模型渲染技术进行了进一步研究，希望通过进一步改进算法和数据结构使其更加适合远程浏览三维模型的功能需求。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1引言

1.2论文研究背景及其意义

1.3论文结构

第2章三维模型渲染的技术背景

2.1虚拟现实技术

2.2三维模型渲染技术

2.2.1三维模型渲染概况

2.2.2三维模型渲染中的关键技术

2.2.3基于点的三维模型渲染算法

第3章基于混合元素的三维模型渲染算法

3.1设计思想

3.2预处理

3.3文件和节点结构

3.4渲染过程

3.5算法主要贡献

第4章FALCON三维渲染系统设计与实现

4.1系统框架

4.2具体算法

4.2.1基本数据结构

4.2.2预处理

4.2.3渲染算法

4.3系统效果展示

第5章总结与展望

5.1总结

5.2功能扩展设想

5.2.1数据分块

5.2.2网络流

5.2.3交互技术

参考文献

致谢