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矿山井下场景的实时渲染算法 李大锦1,白成杰2 (1山东师范大学传媒学院数字媒体系, 济南，山东，250014；2山东师范大学物理与电子科学学院，济南，山东，250014) 摘要：在虚拟数字化矿山中，由于井下涉及大量的巷道和机械设备，模型数据量巨大，因此严重制约了渲染速度。针对该问题，提出了一种井下虚拟场景的实时渲染算法。该算法将每个巷道作为一个区域，利用巷道的长方形包围盒进行相机的包围检测来确定相机位置，从而确定可见的巷道区域，在渲染时排除不可见的巷道。同时，为减少包围检测的计算，利用八叉树分割场景来缩小检测范围。实验结果显示该算法可大幅度减少渲染对象， 渲染速度明显优于传统的图形加速算法。 关键词：虚拟矿山；实时渲染；图形加速算法;八叉树 中图分类法：TP391.41 文献类型：A 文章编号：xxxxxxx A Real-Time Rendering Method for Underground Mine Scenes Dajin Li1，Chengjie Bai2 (1Department of Digital Media, Communication School of Shandong Normal University, Jinan 250014, China) (2Physics and Electronics Science School of Shandong Normal University, Jinan 250014, China) Abstract: Digital virtual mine system involves a mass of roadways and mechanical equipments. The huge amount of model data will seriously reduce rendering speed. This paper presents a real-time rendering algorithm for virtual scenes of underground mine. We looked on each roadway as a region, and used rectangular bounding box of roadway to test the camera inside or outside roadway, so as to determine the visible regions. The invisible roadway regions would be discarded in the rendering. In order to reduce the calculation of inside-outside testing, we used octree to narrow the scope of testing. The experimental results show that the algorithm can significantly reduce rendering objects, and rendering speed was much faster than traditional algorithms of rendering acceleration. Key words: virtual mine; real-time rendering; graphics acceleration algorithm; Octree 1、引言? 虚拟矿山是虚拟现实技术在矿业里的应用。借助虚拟数字化矿山系统，可实现井下场景漫游、矿井生产系统的计算机辅助设计、各生产环节的实时监管以及各类灾害的防控和预测。同时借助虚拟矿山环境，还可以完成各类生产操作的模拟训练和救援预案的演练。在虚拟地下矿山系统中，需要实时显示地下场景，这里遇到的一个关键问题是图形的实时显示。图形加速是计算机图形学研究中的主要内容。在通用的图形加速算法中，最经典的算法是层次细节算法（LOD）[7] 和BSP树算法[11]。其中，LOD算法根据视点相对模型的距离，随时改变模型的网格精度，从而减少渲染工作量。基于LOD算法思想，Peter 等[9]和Wolinsky 等[10] 针对大规模地形，分别给出了四边形和三角形网格的分解算法；BSP树是一个二叉分割树，可以对模型或场景进行多次划分，每次划分将场景分为两个部分，通过这种空间划分确定场景的可见多边形。除此之外，图形加速算法还有imposter 算法[12,13]、体素算法、布告板方法等。这类算法的基本思想是利用图像代替模型，从而提高渲染速度。因此这些算法都被