基于GPU的全球多分辨率地形数据实时呈现技术研究
[Abstract]:How to efficiently organize and manage global massive multi-resolution terrain data and make use of limited computer hardware processing ability to achieve better real-time rendering effect has been the core problem of global terrain visualization technology. Based on the discrete grid model of the earth and the new characteristics of the modern graphics hardware and the shortcomings of the existing systems, this paper systematically studies the real-time rendering technology of global multi-resolution terrain data based on GPU. The main research contents and results are as follows: 1) the organization and management of global massive multi-resolution terrain data. Firstly, by summing up the characteristics and defects of the existing global grid system, combining the new characteristics of graphics hardware and the requirements of efficient real-time rendering technology for the discrete grid model of the earth, we select the HEALPix Earth discrete grid model as the foundation of this paper. Then, the storage and index method of the original model is improved according to the need of application. The maximum resolution data stored in the model can be increased from 0.012 meters to 7.07 脳 10 ~ (-13) meters. The compression algorithm supported by graphics hardware can be used. Reduce the required storage space to at least a third of the original. Finally, according to the improved model, the organization and management scheme of global massive multi-resolution terrain data is designed. 2) the real-time rendering algorithm of global terrain data based on GPU is studied. Combined with the improved HEALPix model and the existing real-time terrain rendering algorithm, this paper designs a real-time rendering scheme of global multi-resolution terrain data based on the improved HEALPix model. In this scheme, topographic elevation data is stored as texture data in the display memory, and the terrain grid is generated by the GPU hardware algorithm in real-time rendering, and then the rendering process of the 3D terrain is completed by the shader program running in GPU. In this scheme, the rendering process is almost complete in GPU, which makes full use of the hardware grid subdivision of GPU and the high parallelization of GPU, thus greatly improving the rendering speed of scene and reducing the consumption of memory and CPU resources. Compared with the existing schemes, the scheme solves the distortion problem near the poles of the Arctic and South Pole, improves the speed and effect of real-time rendering, and simplifies the complexity of the rendering engine itself. 3) the design and implementation of the prototype system. In order to verify the proposed scheme, this paper designs and implements the global terrain data management system and the global terrain real-time rendering system. Using the former, the global terrain elevation database and the global terrain image database are established. The latter is used for real-time rendering and model testing of the established database, and satisfactory results are obtained.
【学位授予单位】:北京工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:P209;TP391.41
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,本文编号:2340899
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