第九章-大区域地形三维实时显示技术-虚拟现实技术教学课件.ppt

1、 9.1 概述 9.2大区域地形地形可视化相关研究 9.3大区域地形地形可视化系统20世纪60年代 出现并逐渐发展形成 受硬件、软件限制 面向专业应用、离应用较远 黄金时期大量文献研究成果应用广泛 90年代 今 硬件、软件技术 高档微机、工作站 OpenGL、Direct3D 其它相关学科 实际应用推动 结果数据的后处理结果数据的后处理 计算过程与显示分开 计算同时进行可视化 数据的实时处理与显示数据的实时处理与显示 对计算功能要求较高 对计算功能要求较低 数据的实时绘制及交互处理数据的实时绘制及交互处理 实时处理、强调交互性更强的计算能力和交互功能 相关技术相关技术 图形学技术、图像处理技术

2、、多媒体技术、人机交互技术 应用领域应用领域 战场环境与仿真、飞行模拟、地理信息系统（GIS）、虚拟与现实、娱乐与游戏、土地管理和利用、城市规划 摄影测量自动相关摄影测量自动相关矢量数据内插矢量数据内插野外实测野外实测9.2.1 DEM相关概念相关概念规则格网规则格网不规则三角网不规则三角网性质性质构网方法分类构网方法分类分治算法、逐点插入法、三角网生长法分治算法、逐点插入法、三角网生长法数据分块(c)左、右三角网归并结果(b)右三角网及子块凸壳(a)左三角网及子块凸壳变换前图像简化前显示变换后图像简化后显示小波简化小波简化 a)格网剖分显示格网剖分显示 b)选择重要点构建三角网选择重要点构建

3、三角网VIP简化 实时消隐层次Z-Buffer可见性预处理 细节层次（LOD）技术（）不同细节的平滑过渡有效的误差度量 基于图像的绘制技术以图像为基本绘制单元速度独立于场景刚起步、研究不够深入 浙大 郑文庭 99 简单说明 100000*100000 16 Bit表示 数据量：20GB Tri:2000亿直接绘制细节层次Solution?三角网形式（较少）DeFloriani 层次结构 狭三角形存在 Hoppe Geomorphs 唐泽圣等 预处理、保存记录信息 规则格网形式（主流）Duchaineau Lindstrom 等 Renato 陈刚Roams算法顶点依赖Bitree QuadTr

4、eeC0C1C2C3C4C5C6C7C8C9C10C11C12C13C14C15C16C17C18C19C20T0Ti“裂缝”现象C1C2C3 填补三角面表面不连续强制拼合不保持拓朴约束四叉树not allowed 地形LOD分两步进行块选择结点优化顶点最大误差(for block selection)treestructureData-dependent,detailed,representationniiiSCDCdD,1,)(:)()(jiCdCd)(Cie完全覆盖：不重复不相交：小于给定误差：对角剖分示意图a)直接对角剖分四叉树分割示意图b)保留中点剖分分 割 核心模型 地形多分辨率模

5、型 数据的组织与管理地形、纹理数据分页地形、纹理数据LOD控制地形、纹理数据快速存取和更新 坐标系的建立45度*45度 32个根结点与地球椭圆精确映射支持数据的动态插入与删除分离的坐标系统Resolution 1 mm 全球数据模型全球数据模型 地形数据 (2k+1)*(2k+1)（每块:65*65）离线计算（误差、坐标、法向量 等）纹理数据 2k*2k （每块:256*256）新数据块未变数据块释放数据块内存外数据movement图8 场景动态更新机制 预预处理处理 once per dataset used 在在线处理线处理once per frame 实实时处理时处理 runs perm

6、anently四叉树数据结构:=nodes with pages in memory=nodes with no pages in memory=skipped nodesA separate tree is use for textures俯视图离开区域进入区域视点移动路径视点移动路径分辨率渐低 剔除三角形的一个子集 用另一子集进行替换Methods:选择要剔除的三角形选择要剔除的三角形 建立三角形集合并插入参与绘制建立三角形集合并插入参与绘制 尽可能简化地形数据的表示 充分利用应用内存中的数据 保持地形的一个最初的基本模型 逐步优化直到满足要求 数据的实时交换与更替Full resolutionAdaptive resolutionTexture mappinga)10米(13%)b)5米(27%)c)2米(47%)d)1米 (86%)不同误差控制下的地形表面模型视点移动效果图(移动方向：从左到右)飞行通过时的一帧 场景结构图