基于OSG大尺度地形地貌生成技术研究

发布时间：2017-03-29 05:15

  本文关键词：基于OSG大尺度地形地貌生成技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着社会的发展,基于三维地形可视化技术的应用需求层出不穷,地理信息系统、游戏娱乐、飞行环境仿真等诸多领域,都需要逼真的三维地形场景。近年来随着卫星与遥感技术的快速发展,所采集到的地形地貌数据分辨率越来越高,其数据量远远超出当前计算机硬件设备的处理能力。如何实时绘制大尺度地形地貌三维场景成为当前相关领域的研究热点和难点。要想在有限的计算机硬件设备处理能力范围内实时绘制大尺度地形地貌三维场景,降低实时绘制的数据量是一种有效的途径。简化绘制的地形模型以及实现地形数据的动态调度成为关键。本文在开源三维渲染引擎(OpenSceneGraph,OSG)的基础上,分别从地形地貌数据组织管理机制、地形模型的简化、动态调度算法等方面展开研究,并在现有算法的基础上探索新的方法和技术。论文主要研究内容如下:1.地形地貌数据分块处理的研究。本文在对现有的分块方法研究分析的基础上,采用一种等大小规则分块模型,将原始的地形地貌数据分割成大小相等的正方形数据块,并以块为单位,存储在本地磁盘中。2.地形地貌数据组织管理机制的设计。本文采用金字塔层次细节模型来管理生成的多分辨率LOD(Levels of Detail,多细节层次)模型,并将这些多分辨率模型用四叉树结构组织起来,以便在动态调度时能够快速找到所需要的地形块数据。3.动态调度算法的研究。本文对三维场景动态调度算法所采用的可见性计算、地形模型简化、裂缝消除等技术进行了研究分析,提出了四叉树分割算法与地形载入预测算法的改进优化思路。4.大尺度地形地貌生成原型系统的设计与实现。本文在大尺度地形地貌生成关键技术研究基础上,给出了原型系统的总体架构和功能模块,并设计实现了地形数据库生成模块、地形地貌场景显示模块以及场景漫游模块。测试表明,本文设计的大尺度地形地貌生成原型系统中的各个功能模块均达到了预期目标,满足大尺度地形地貌生成的功能需求。同时,在性能方面,本文所采用的算法在生成效果上能够取得较高的帧速,可以流畅的显示地形地貌三维场景,并可以实现实时交互,具有一定的优势。
【关键词】：OSG 大尺度地形地貌 分块 四叉树LOD 动态调度
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P209;TP391.41
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-15
• 1.1 研究背景及意义11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.3 研究目标及内容13-14
• 1.3.1 研究内容13
• 1.3.2 研究目标13-14
• 1.4 论文组织结构14-15
• 第二章 相关理论与技术基础15-21
• 2.1 细节层次模型15-16
• 2.1.1 LOD模型概述15-16
• 2.1.2 LOD模型选择16
• 2.2 场景图理论16-18
• 2.2.1 场景图概述16-17
• 2.2.2 场景图特性17-18
• 2.3 OSG概述18-20
• 2.3.1 OSG简介18
• 2.3.2 OSG组成结构18-19
• 2.3.3 OSG渲染过程19-20
• 2.4 本章小结20-21
• 第三章 地形地貌生成关键技术研究21-46
• 3.1 数据处理21-23
• 3.1.1 地形分块21-22
• 3.1.2 纹理分块22-23
• 3.2 数据组织方式23-29
• 3.2.1 金字塔层次模型24-25
• 3.2.2 四叉树组织结构25-29
• 3.3 场景数据的动态调度29-40
• 3.3.1 动态调度机制29-30
• 3.3.2 可见性计算30-34
• 3.3.3 四叉树LOD地形算法34-40
• 3.4 动态调度算法的优化40-45
• 3.4.1 四叉树分割算法的优化40
• 3.4.2 地形载入预测算法40-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第四章 地形地貌生成方案设计46-50
• 4.1 设计概述46
• 4.2 总体框架46-48
• 4.3 功能设计48-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第五章 方案详细设计与实现50-70
• 5.1 搭建图形界面窗50-51
• 5.1.1 构建OSG渲染窗50
• 5.1.2 基于Qt的图形界面开发50-51
• 5.1.3 OSG嵌入Qt51
• 5.2 数据模型处理子系统51-61
• 5.2.1 数据采集与处理51-52
• 5.2.2 地形数据库创建52-61
• 5.3 动态调度子系统61-67
• 5.3.1 视景体裁剪的实现62-63
• 5.3.2 节点简化的实现63
• 5.3.3 四叉树分割算法的实现63-64
• 5.3.4 地形载入预测算法的实现64-66
• 5.3.5 多线程调度机制的实现66-67
• 5.4 交互子系统67-69
• 5.4.1 事件处理68
• 5.4.2 场景漫游68-69
• 5.4.3 碰撞检测69
• 5.5 本章小结69-70
• 第六章 测试及结果分析70-84
• 6.1 测试概述70
• 6.2 测试内容70-71
• 6.3 测试及结果分析71-83
• 6.3.1 功能测试及结果分析71-77
• 6.3.2 性能测试及结果分析77-83
• 6.4 本章小结83-84
• 第七章 总结与展望84-86
• 7.1 工作总结84-85
• 7.2 未来展望85-86
• 致谢86-87
• 参考文献87-90
• 攻硕期间取得的研究成果90-91

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 唐桂文;陈学霞;任超;;视点相关LOD四叉树算法在虚拟现实应用中的关键技术研究[J];计算机工程与设计;2008年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 党舟;大规模三维地形绘制与实时漫游技术研究与实现[D];电子科技大学;2011年

  本文关键词：基于OSG大尺度地形地貌生成技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：273761