基于MultiGen Creator的地形建模技术研究

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三维地形仿真技术是虚拟现实技术中最重要的一个技术领域,虚拟现实中的建模是目前计算机图形学中最热门的方向之一,并在各行各业中发挥着重要的作用,如建筑、军事、娱乐等。本文以教育部春晖计划—“基于网格的喀斯特地形数字博物馆的基础研究”为背景,结合MultiGen Creator软件的地形建模平台,研究三维地形的相关技术和地形建模方法,并对地形的转换算法进行了分析,建立了视觉效果较好的三维地形。三维地形建模是一项基础性的工作,本文从建模所需的相关技术、建模方法、三维地形模型的简化及加速等三个方面进行研究,取得了一定的成果。本人所做的研究有以下内容:在三维地形的建模方法中,描述了三种创建三维地形的方法:即等高线表示法、格网表示法和不规则三角网表示法,本文采用不规则三角网来建模。在软件Creator中对地形的四种转换算法(Polymesh转换算法、Delaunay转换算法、TCT转换算法、CAT转换算法)进行了分析,本文重点研究了Polymesh算法和Delaunay算法。并通过实验研究了Polymesh算法,该算法在不同的参数设置下生成不同的地形模型,并对生成的地形模型的面数、三角形数、顶点数进行统计和对比,得出比较合理的参数。Delaunay算法产生的三维数据库完全是由三角形组成的,并且其三角形的数量是可以控制的,所以本文对Delaunay三角形生成算法的特点进行研究。通过实验研究了采用某种转换算法时,当设置不同层数的LOD时,也会对生成地形模型的面数、三角形数、顶点数有影响。在现有的硬件条件的情况下,并在不影响逼真度的前提下,总结了四种地形转换算法适用于哪些场合。在对地形转换算法进行研究之后,用Delaunay算法生成网格,并对网格进行了纹理映射。最后在Creator软件中用Delaunay算法对地形进行修正。本文从几种常用的地形简化算法出发,具体研究了从TIN到TIN的地形简化算法。在ROAM算法中,利用合并/分裂操作来避免裂缝的问题,考虑到该算法有一定的误差尺度,本文采用屏幕空间误差来度量误差,并通过推理得出三角形屏幕空间误差的上限,据此确定出三角形分裂与合并的优先级,实施合理的剖分,这样有利于地形实时多分辨LOD表示,实现交互漫游。
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