基于DEM数据的三维地形地貌

§1.3.1 §1.3.2 §1.4 第二章 §2.1 §2.2 §2.3 §2.4 第三章 §3.1
研究内容与章节安排 ....................................... 7 DEM数据组织与处理 ........................................ 9 DEM的定义与表示方法 ...................................... 9 DEM的获取及质量控制 ..................................... 10 DEM数据的处理与读取 ..................................... 12 本章小结 ................................................ 14 数字地形建模与实时显示技术 .............................. 15 Delaunay三角网生成算法 .................................. 15 Delaunay三角网的定义及特性 ......................... 15 Delaunay三角网生成算法 ............................. 16 规则格网地形的三角网生成算法[27] ..................... 17 基于四叉树的多分辨率LOD简化算法 .................... 21 分块策略 ........................................... 25 节点评价标准 ....................................... 25 受限四叉树 ......................................... 31 动态网格的实时生成 ................................. 32 网格三角化 ......................................... 34 仿真结果 ........................................... 35
本章小结 ................................................ 46 总结与展望 .............................................. 47 本文工作总结 ............................................ 47 下一步研究的问题 ........................................ 47
本章小结 ................................................ 36
基于OpenGL的三维真实感地形绘制 ............................. 39
§4.1 OpenGL在Winows下工作模式 ................................. 39
I
西北工业大学硕士论文
ABSTRACT
ABSTRACT
The rendering of 3D realistic terrain is an essential part of airborne visualization system. With the developing of embedded computer and upgrading of airborne equipment, the modeling of 3D terrain generation with real and natural visual effect are becoming more and more important. The research based on National Defense Advance Research Project, in order to meet the demand of algorithm in synthetic vision system and terrain awareness systems. We used high-quality DEM data and simulated the algorithm of 3D terrain rendering in PC. In the research of 3D terrain rendering, the work focus on accelerating the speed of rendering as well as ensuring the visual effects. The most important method is multi-resolution modeling based on the details of model of multi-level. In this paper, we discuss 3D terrain modeling and method to simplify the models. With the work as an intern, we present the definition, sources, types and treatment methods of DEM data. Then we analyze the algorithm of triangulation of the regular grid generation and the method of simplified the multi-resolution based on quad-tree. Finally, we present an improved formula of node evaluation and optimized the algorithm of 3D terrain rendering by the use of restricted quad-tree. We apply the method in the dynamic modeling of 3D terrain. There are two points extremely important in the work of the paper. First, in order to calculate by the computer, we decrease the complicacy of compute by improving the formula of node evaluation, Secondly, we decrease the sense of sudden jump as well as node switch by using the idea of restricted quad-tree. The innovation of this paper is to propose an improved dynamic rendering of 3D terrain model and committed to the practical of application. The result of simulation of this method in Windows XP show the correctness and validity. keywords： DEM, LOD, quad-tree, OpenGL
III
西北工业大学硕士论文
目录
目 录
摘 目 要 .............................................................. I 录 .............................................................. V 绪论 ..................................................... 1 引言 ..................................................... 1 课题研究目的与意义 ....................................... 1 相关研究现状 ............................................. 2 三维地形数据模型 .................................... 2 三维地形模型简化 .................................... 5 §1.1 §1.2 §1.3 ABSTRACT.......................................................... III 第一章
§3.1.1 §3.1.2 §3.1.3 §3.2 §3.2.1 §3.2.2 §3.2.3 §3.3 §3.3.1 §3.3.2 §3.3.3 §3.3.4 §3.4 第四章
多分辨率地形表示 ........................................ 19
基于受限四叉树的三维地形动态绘制算法 .................... 31
西 北 工 业 大 学
硕 士 学 位 论 文
（专业学位研究生）
题目 ： 基于DEM数据的三维地形地貌
实时绘制模型研究与实现
作
者：
魏
序
序 序 序
学科专业： 指导教师：
电子与通信工程 赵 平 陈广永
2012 年 3 月
西北工业大学硕士论文
摘要
摘 要
三维真实感地形绘制是机载可视化系统的基本组成部分，随着嵌入式计算机 硬件技术发展与机载设备的更新换代，具有真实自然视觉效果的高精度三维地形 生成和建模技术研究显得越来越重要。本文以国防预研项目为背景，结合机载合 成视景系统与地形感知系统对三维地形地貌快速绘制算法的需求，以高精度的 DEM 数据为基础，在 PC 机仿真环境中研究基于真实 DEM 数据的三维地形地貌实 时绘制模型。 目前在三维地形绘制算法研究领域，如何在保证视觉效果的同时简化地形显 示，加快绘制速度成为国内外研究热点。基于多层次细节模型的多分辨率地形建 模方法一直以来都是研究的重点。本文首先介绍了三维地形建模及简化技术的研 究目的、内容及应用领域和发展前景，结合在实习单位的工作内容，简要介绍了 DEM数据的定义、来源、类型和处理方法。随后对规则格网地形的三角网生成算 法和典型四叉树多分辨率简化方法进行了详细分析探讨，最后本文通过改进的节 点评价公式和利用受限四叉树的思想对三维地形动态绘制模型进行优化改进，并 将它们应用于实际三维地形动态建模中。 本文的主要工作有两点：1.在提高效率方面，通过改进节点评价公式，尽量 压缩运算复杂度，以方便计算机的计算与处理。2.在视觉效果改进方面，利用受 限四叉树的思想，在对节点进行三角剖分前对其进行一致化处理，以消除节点切 换时的地形突跳感。本文的创新是提出改进的三维地形动态绘制的具体模型并致 力于实际应用，在Windows平台下的仿真结果表明该方法的正确性和有效性。 关键字： DEM，LOD，四叉树，OpenGL
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西北工业大学硕士论文
目录
§4.2 OpenGL用于三维场景表达模型 ............................... 41 §4.2.1 §4.2.2 §4.2.3 §4.3 第四章 §5.1 §5.2 纹理映射 ........................................... 42 三维场景中视点漫游 ................................. 43 三维地形显示实例 ................................... 45