专利名称：大规模地形绘制的分形多分辨率简化方法
技术领域：
本发明属于虚拟仿真领域中的可视化仿真技术，是采用虚拟现实及计算机仿真技 术实时绘制真实感地形场景的方法。
背景技术：
虚拟环境(VE)是虚拟场景的重要组成部分，对地形环境进行动态模拟及显示，是 体现虚拟现实临场感的重要方面。真实感地形模拟由于其表面特征复杂，不同于一般的物 体建模。地形可视化是虚拟仿真的关键之一，模拟的真实感三维地形环境，在地理信息系统 (GIS)、数字地球、虚拟仿真、飞行模拟、三维游戏等领域中都有着重要的应用。在计算机图形绘制中，大规模复杂地形的生成和显示需要花费很长时间，若想在 硬件条件并不是很高的微机上使模拟地形具有真实感，受现有图形技术的限制，很难做 到实时显示，因此需要对模拟的地形模型进行进一步的简化。细节层次模型(Level of Detail,L0D)模型是在各类文献中作地形简化的常见方法。模型是一组结构相似的多细节 表示的数字高程模型，每个模型保留了原有模型一定层次的细节，在实际应用中根据条件 进行选择，对地形的不同区域采用不同的分辨率来表示。决定着模型细节层次的条件主要 包括视点距离模型距离、在屏幕空间的投影尺寸或区域大小等。分形几何作为计算机图形学的重要分支诞生于1982年，它的理论基础是 Mandelbrot出版的《The Fractal Geometry of Nature》一书，分形是一种描述整体和局部 具有自相似特征的现象的方法。在地形分析领域，地形被看作是一种随机统计过程，地形起伏往往包含有丰富的 细节，具有较强的随机性和自相似特征。分形几何具有递归细分特性，采用分形方法模拟的 地形具有与真实自然地表相似的数学特征。因此可以采用分形方法模拟真实地形。分形方法建模和分维布朗运动FBM相关。FBM是定义在某概率空间上的一随机过 程x:
—R，具备如下的数学特征以概率1，X (t)连续且X(O) =0;对任何1彡0和 h > 0，X(t+h)-X(t)且服从如下分布
权利要求
1.一种大规模地形绘制的分形多分辨率简化方法，其特征是(1)、确定场景中地形网格绘制区域，先对较粗糙规则格网DEM数据做等间距网格重采 样构成地形四叉树的节点；(2)、将视点投影到XOZ平面，建立地形多分辨率框架，对地形依视点采用多分辨率层 次细节技术对地形设置1，·，η若干不同的分辨率级别；(3)、根据视点与模型不同区域的距离决定地形的层次级别，从原DEM数据集抽取特征 参数，采用基于DEM的分形随机中点位移法插值生成连续真实感地形，实现对大规模地形 的重建。
2.根据权利要求1所述的大规模地形绘制的分形多分辨率简化方法，其特征是在步 骤(1)中，采用数字高程模型DEM规则格网数据作为初始数据源，DEM网格点间直接连网生 成地形模型的粗略表示，同时数据源限定了地形网格绘制区域，在此基础上进一步对网格 模型进行分形插值获得更精细模型。
3.根据权利要求1或2所述的大规模地形绘制的分形多分辨率简化方法，其特征是 在步骤O)中，对观察区域进行可见性裁减，只保留视线范围内地形区域。
4.根据权利要求1或2所述的大规模地形绘制的分形多分辨率简化方法，其特征是 在步骤(3)中，采用随机中点位移插值算法连续生成真实感地形，计算待插值采样网格点 中点坐标并对端点高度值取平均，加上一随机偏移量得到插值点位移。
5.根据权利要求3所述的大规模地形绘制的分形多分辨率简化方法，其特征是在步 骤(3)中，采用随机中点位移插值算法连续生成真实感地形，计算待插值采样网格点中点 坐标并对端点高度值取平均，加上一随机偏移量得到插值点位移。
全文摘要
本发明提供的是一种大规模地形绘制的分形多分辨率简化方法。(1)确定场景中地形网格绘制区域，先对较粗糙规则格网DEM数据做等间距网格重采样构成地形四叉树的节点；(2)将视点投影到XOZ平面，建立地形多分辨率框架，对地形依视点采用多分辨率层次细节技术对地形设置1，·，n若干不同的分辨率级别；(3)根据视点与模型不同区域的距离决定地形的层次级别，从原DEM数据集抽取特征参数，采用基于DEM的分形随机中点位移法插值生成连续真实感地形，实现对大规模地形的重建。本发明的方法实现地形具有良好的空间连续性，可以避免一般多分辨率模型不同级别间的裂缝现象，可实现不同分辨率模型的平滑过渡。
文档编号G06T17/05GK102074050SQ201110048749
公开日2011年5月25日 申请日期2011年3月1日 优先权日2011年3月1日
发明者司锡才, 贾宗圣, 赵娜, 陈涛 申请人:哈尔滨工程大学