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第1章 绪论1

1.1 虚拟现实简介1

1.2 VR面临的最重要挑战2

1.3 图形生成的加速技术3

1.4 研究意义5

1.5 技术路线及组织7

第2章 地形三维可视化与加速绘制理论与方法10

2.1 地理信息多维可视化10

2.2 三维地形的生成方式和可视化模型11

2.2.1 三维地形的生成方式12

2.2.2 三维地形的可视化模型14

2.3 细节层次模型17

2.3.1 细节层次模型的基本原理17

2.3.2 细节层次模型的分类18

2.3.3 基于RSG和TIN的细节层次模型算法对比分析20

2.4 实时可见性加速算法21

2.4.1 可见性计算概述22

2.4.2 通用可见性加速算法23

2.5 本章小结25

第3章 基于规则格网的地形实时动态显示算法研究26

3.1 引言26

3.2 相关算法回顾与分析26

3.2.1 基于RSG的静态LOD算法26

3.2.2 基于RSG的动态多分辨率LOD算法28

3.3 RSG的树结构与相应的层次模型31

3.3.1 层次四叉树模型31

3.3.2 等腰直角二叉树模型32

3.3.3 层次树中的裂隙问题32

3.4 四叉树结点数据结构及算法流程34

3.5 规则格网的数据预处理36

3.5.1 自上而下的四叉树分割36

3.5.2 自下而上的参数计算37

3.6 结点评价体系37

3.6.1 地形的保守性几何误差38

3.6.2 基于视觉保持的屏幕投影误差39

3.7 RSG的动态LOD实时绘制41

3.7.1 四叉树结点的孤立分割和裂隙消除42

3.7.2 三角形条带的快速绘制44

3.8 实验46

3.8.1 实验1：相同控制因子下的三组地形数据动态表达46

3.8.2 实验2：不同控制因子下的地形实时表达47

3.8.3 实验3：基于规则格网实时动态显示的不同算法对比48

3.9 本章小结49

第4章 基于3D_DP算法和Quad_TIN的地形实时动态显示算法研究50

4.1 引言50

4.2 相关算法回顾与分析51

4.2.1 不规则采样点的相对重要性判断51

4.2.2 基于TIN的静态LOD算法53

4.2.3 基于TIN的连续LOD算法55

4.3 地图综合中的3D_DP算法57

4.3.1 DP算法的基本原理58

4.3.2 三维特征点的提取59

4.4 Quad_TIN的数据结构及算法流程61

4.5 不规则采样点的预处理63

4.5.1 基于3D_DP的不规则采样点重要性排序64

4.5.2 不规则采样点的四叉树层次分割64

4.6 结点评价体系66

4.6.1 模拟误差的计算66

4.6.2 基于视点的模拟误差67

4.7 不规则采样点的动态LOD实时绘制68

4.7.1 误差控制下的采样点孤立分割68

4.7.2 裂隙消除和三角网的快速绘制70

4.8 实验70

4.8.1 实验1：基于3D_DP和Quad_TIN的三组采样点数据动态表达71

4.8.2 实验2：不同控制因子下的地形实时表达对比分析72

4.8.3 实验3：基于规则格网和不规则采样点的实时动态显示算法对比73

4.9 本章小结75

第5章 地形实时动态显示中的数据组织和可见性加速算法研究76

5.1 大规模数据的空间分块及组织76

5.1.1 大规模数据的空间分块77

5.1.2 地形块的数据组织78

5.2 视域裁剪80

5.2.1 视域裁剪的基本原理80

5.2.2 基于结点包围球和平头视锥体的视域裁剪82

5.3 基于层叠式山脊线的遮挡剔除84

5.3.1 地面单点的遮挡剔除算法85

5.3.2 四叉树结点的遮挡剔除88

5.4 大规模地形的实时多线程调度90

5.5 实验92

5.5.1 实验1：基于RSG的大规模地形三维动态表达93

5.5.2 实验2：基于不规则采样点的大规模地形三维动态表达94

5.6 本章小结96

第6章 总结与展望97

6.1 研究总结97

6.2 研究展望98

参考文献100