【摘要】：隨著“全球信息網(wǎng)格”和“數(shù)字地球”概念的提出，構(gòu)建一個(gè)全球多分辨率的大規(guī)模地形場(chǎng)景已成為虛擬現(xiàn)實(shí)、戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境仿真、國(guó)家安全、城市規(guī)劃與信息化等應(yīng)用領(lǐng)域的迫切需求。然而，隨著遙感技術(shù)和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，地理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量呈幾何式增長(zhǎng)，因此如何實(shí)現(xiàn)能容納海量數(shù)據(jù)、連續(xù)無(wú)縫的全球尺度多分辨率三維地形模型已成為進(jìn)一步亟待解決的研究課題。 本文以高分辨率衛(wèi)星影像和全球數(shù)字高程模型作為數(shù)據(jù)源，設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模球形地形實(shí)時(shí)漫游系統(tǒng)。研究基于球形地形的加速繪制技術(shù)，并應(yīng)用到渲染系統(tǒng)中，大幅度提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)繪制速度。探討了大規(guī)模球形地形可視化的研究現(xiàn)狀以及關(guān)鍵技術(shù)，介紹了地形相關(guān)的加速繪制技術(shù)。確定了以可見(jiàn)性剔除算法、全球多分辨率地形LOD模型簡(jiǎn)化算法以及球形地形的三維可視化作為本文的研究方向。 本文研究了全球多分辨率地形的實(shí)時(shí)繪制算法，詳細(xì)的介紹了基于正六面體的全球離散格網(wǎng)模型的生成方法。本文在基于瓦片塊四叉樹(shù)算法的基礎(chǔ)上，，結(jié)合球形地形的特點(diǎn)，對(duì)四叉樹(shù)算法進(jìn)行了改進(jìn)，并提出了一種基于球形地形的格網(wǎng)編碼方式，設(shè)計(jì)了基于GPU的全球離散格網(wǎng)LOD模型。研究并實(shí)現(xiàn)構(gòu)建全球多分辨率地形LOD模型的關(guān)鍵技術(shù)，如裂縫處理、誤差控制以及跳躍現(xiàn)象等。 本文研究了基于球形地形的可見(jiàn)性剔除算法，對(duì)基于平面地形的可見(jiàn)性剔除算法進(jìn)行改進(jìn)，使之適用于球形地形。實(shí)現(xiàn)了改進(jìn)后的視錐裁剪算法、基于GPU的地形遮擋剔除算法，并將其應(yīng)用到地形可視化系統(tǒng)中，大幅度的減少了每幀繪制的三角形數(shù)量，提高了系統(tǒng)的繪制效率。 本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模球形地形可視化系統(tǒng)，將研究的實(shí)時(shí)繪制算法和可見(jiàn)性加速算法應(yīng)用到整個(gè)系統(tǒng)，然后介紹了算法的主要流程和模塊間的關(guān)系，詳細(xì)的闡述了數(shù)據(jù)調(diào)度模塊，在基于擴(kuò)展視錐的預(yù)加載策略的基礎(chǔ)上，提出了一種基于視錐擴(kuò)展的二級(jí)數(shù)據(jù)預(yù)加載策略。最后介紹了GPU渲染模塊的主要流程和基于GPU渲染的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行功能和性能測(cè)試，最終實(shí)現(xiàn)了一個(gè)具有良好的交互性和真實(shí)感的大規(guī)模球形地形實(shí)時(shí)漫游系統(tǒng)。
[Abstract]:With the concept of "global information grid" and "Digital Earth", the construction of a Global Multi-resolution large-scale terrain scene has become an urgent need for virtual reality, battlefield environment simulation, national security, urban planning and information technology. However, with the rapid development of remote sensing technology and information technology, geographical data The amount of data is growing geometrically, so how to implement the multi-resolution 3D terrain model which can accommodate massive data and continuous seamless global scale has become a research topic to be solved.
In this paper, a large-scale spherical terrain real time roaming system is designed and implemented with high resolution satellite image and global digital elevation model as the data source. The acceleration rendering technology based on spherical topography is studied and applied to the rendering system. The real-time rendering speed of the system is greatly improved. The research on the visualization of large-scale spherical topography is discussed. The current situation and key technologies are introduced. The terrain related accelerated rendering technology is introduced. The visibility culling algorithm, the Global Multi-resolution Terrain LOD model simplification algorithm and the three-dimensional visualization of the spherical topography are determined.
In this paper, the real time rendering algorithm of global multi-resolution terrain is studied. The generation method of global discrete grid model based on positive hexahedron is introduced in detail. Based on the four fork tree algorithm of tile block, this paper improves the four fork tree algorithm combined with the characteristics of the spherical terrain, and proposes a grid based grid based on spherical topography. The global discrete grid LOD model based on GPU is designed, and the key technologies for building a Global Multi-resolution Terrain LOD model, such as crack treatment, error control and jumping phenomenon, are designed and implemented.
This paper studies the algorithm of visibility culling based on spherical topography, improves the visibility culling algorithm based on plane terrain, and applies it to the spherical terrain. The improved cone cutting algorithm is realized, and the terrain occlusion culling algorithm based on GPU is applied to the terrain visualization system, which greatly reduces the rendering of each frame. The number of triangles increases the rendering efficiency of the system.
In this paper, a large-scale spherical terrain visualization system is designed and implemented. The real-time rendering algorithm and the visibility acceleration algorithm are applied to the whole system. Then the main flow of the algorithm and the relationship between the modules are introduced. The data scheduling module is described in detail. On the basis of the preloading strategy based on the extended cone, a new method is proposed. Based on the two level data preloading strategy based on the visual cone extension, the main flow of the GPU rendering module and the implementation details based on the GPU rendering are introduced. The whole system is tested for function and performance, and a large scale spherical real-time roaming system with a good interactive and realistic sense is realized.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：P208;TP391.41

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 田澤榮;三維DFT的TPF算法[J];計(jì)算機(jī)工程與科學(xué);1990年04期

2 ;幨床搪孔庿}陫算法[J];北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1959年01期

3 費(fèi)景高;具有實(shí)現(xiàn)誤差的共軛梯度算法[J];計(jì)算數(shù)學(xué);1980年03期

4 黃純一,肖相武,陳超,翟忠和;關(guān)于極大似然估計(jì)的算法[J];黑龍江大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào);1987年02期

5 費(fèi)景高;;數(shù)字仿真中應(yīng)用局部解析算法的一個(gè)算例[J];航天控制;1988年01期

6 唐小我;;投入產(chǎn)出系統(tǒng)計(jì)算方法的探討[J];電子科技大學(xué)學(xué)報(bào);1989年04期

7 周本寬;;多變量有限元分析的有效算法[J];西南交通大學(xué)學(xué)報(bào);1989年02期

8 郭建寧;雙星定位系統(tǒng)的定位計(jì)算和數(shù)字地圖[J];中國(guó)空間科學(xué)技術(shù);1992年06期

9 高隨祥;;線團(tuán)圖的性質(zhì)[J];新疆大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1992年01期

10 呂竹青,周德俊,林彥芬,趙同欣;Strassen與Winograd快速矩陣乘法研究[J];高等學(xué)校計(jì)算數(shù)學(xué)學(xué)報(bào);1993年03期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 邵玲玲;鄔銳;黃炎;;多普勒天氣雷達(dá)產(chǎn)品一中氣旋在強(qiáng)風(fēng)預(yù)報(bào)中的應(yīng)用研究[A];首屆長(zhǎng)三角氣象科技論壇論文集[C];2004年

2 李改肖;劉雁春;崔高嵩;劉穎;何桂敏;;海圖深度基準(zhǔn)面的確定及算法研究[A];第二十一屆海洋測(cè)繪綜合性學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2009年

3 龐興豪;任國(guó)春;徐以濤;邱煒;;一種新型功放自適應(yīng)預(yù)失真器設(shè)計(jì)[A];2009年全國(guó)無(wú)線電應(yīng)用與管理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

4 龐興豪;任國(guó)春;徐以濤;邱煒;;一種新型功放自適應(yīng)預(yù)失真器設(shè)計(jì)[A];2009年全國(guó)無(wú)線電應(yīng)用與管理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

5 藍(lán)章禮;曹建秋;王華清;;基于動(dòng)態(tài)梯度的指紋圖像二值化算法[A];2008年計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)交流會(huì)論文集[C];2008年

6 平亮;何川;楊青彬;;無(wú)線電智能天線技術(shù)的特點(diǎn)及發(fā)展[A];2008通信理論與技術(shù)新發(fā)展——第十三屆全國(guó)青年通信學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下）[C];2008年

7 杜玫芳;王昕;;基于特征加權(quán)的模糊c均值聚類算法及其應(yīng)用[A];2008通信理論與技術(shù)新進(jìn)展——第十三屆全國(guó)青年通信學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（上）[C];2008年

8 樊新海;李勝利;安鋼;王凱;;基于Delphi的零相位數(shù)字濾波算法研究[A];2008中國(guó)儀器儀表與測(cè)控技術(shù)進(jìn)展大會(huì)論文集（Ⅲ）[C];2008年

9 羅芳;艾廷華;王洪;;閉合坐標(biāo)鏈多邊形數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系快速構(gòu)建[A];全國(guó)測(cè)繪科技信息網(wǎng)中南分網(wǎng)第二十四次學(xué)術(shù)信息交流會(huì)論文集[C];2010年

10 步山岳;張有東;王汝傳;;NTRU公開(kāi)密鑰體制快速實(shí)現(xiàn)算法[A];2008年全國(guó)開(kāi)放式分布與并行計(jì)算機(jī)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集(上冊(cè))[C];2008年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 PALADIN;算法中的NP問(wèn)題[N];電腦報(bào);2003年

2 ;機(jī)器人激活算法和程序設(shè)計(jì)教學(xué)[N];中國(guó)電腦教育報(bào);2004年

3 記者 侯建華;會(huì)計(jì)所算了經(jīng)濟(jì)賬又算法律賬[N];重慶商報(bào);2001年

4 汪蔚;用算法改變世界[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2008年

5 PALADIN;算法演義[N];電腦報(bào);2003年

6 記者 雷敏　張旭東　劉錚;我國(guó)人均GDP仍在世界100位之后[N];新華每日電訊;2005年

7 H Q;改善照片VCD的制作效果[N];電腦報(bào);2003年

8 南京 朱罕非;一種實(shí)用單片機(jī)多字節(jié)除法的算法[N];電子報(bào);2004年

9 胡英;高安全行業(yè)應(yīng)考慮SSL VPN算法[N];計(jì)算機(jī)世界;2007年

10 格非;不以“飯量”算“房量”[N];中國(guó)房地產(chǎn)報(bào);2005年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 余金華;電阻層析成像技術(shù)應(yīng)用研究[D];浙江大學(xué);2005年

2 Zhao Peixin;[D];山東大學(xué);2005年

3 唐煜;均勻設(shè)計(jì)的組合性質(zhì)及其構(gòu)作[D];蘇州大學(xué);2005年

4 呂翔;波長(zhǎng)路由光網(wǎng)絡(luò)相關(guān)問(wèn)題研究[D];浙江大學(xué);2006年

5 張嚴(yán)辭;基于圖象的實(shí)時(shí)漫游技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（軟件研究所）;2003年

6 申遠(yuǎn);一些求解結(jié)構(gòu)型優(yōu)化的一階算法[D];南京大學(xué);2012年

7 趙裕眾;生物序列分析算法的研究及其應(yīng)用[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

8 葛子厚;基于GPU動(dòng)態(tài)誤差度量的大規(guī)模地形繪制方法[D];吉林大學(xué);2012年

9 彭淳容;數(shù)據(jù)挖掘方法用于參與代謝的小分子生物學(xué)功能預(yù)測(cè)研究[D];上海大學(xué);2012年

10 張俊峰;大規(guī)模地形實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)多分辨率顯示關(guān)鍵算法研究[D];武漢大學(xué);2011年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 陳志軍;大規(guī)模球形地形加速繪制技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2013年

2 趙慶;大規(guī)模地形數(shù)據(jù)調(diào)度與繪制技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2011年

3 張Y

本文編號(hào)：2167491