第八章 地形的三维动态显示技术知识 虚拟现实技术知识.pptVIP

第八章 地形的三维动态显示技术; ;8.1 .1 地形三维动态显示与虚拟现实;8.1.2 三维地形实时动态显示是建立虚拟地形环境的关键 ;8.1.3 本章主要研究内容;[一] DEM规则三角网GRID ; 不规则三角网 TIN（Triangulated Irregular Networks）是DEM的另一表现形式，TIN是一个使用一系列连续相邻的不规则三角形组成的地面模型,X坐标和Y坐标间距不定。 ; 尽管GRID模型在GIS等领域有着广泛应用，但缺点是：1、在平坦地区出现大量的数据冗余；2、网格大小固定，不能适应不同的地形条件。这两个缺点在地表起伏不大的地区尤为突出。 与之相反，TIN模型能较好地顾及地貌特征，允许在地形复杂的地区收集较多信息，而在简单地区收集少量信息，其数据冗余少，简化数据可能带来的失真也较小，但TIN计算麻烦，不便计算机操作。;8.2.3 GRID格网SMC简化方案 ;1. 进行Morton编码，选取相邻四个格网对应九个格网点. ; 3.计算倾角。曲面上某一点处的倾斜角b可由下式计算;8.3 TIN模型的生成及VIP简化方案;1.分步法自动生成三角形剖分网 ;2. 生成初步优化三角形剖分网的一步法 ; 考虑到DTM GRID格网是最常见的DTM形式，我们采用了从稠密格点形式的GRID格网点集中，筛选“重要点集”（Very Important Points，缩称VIP）用来生成描述地形起伏的三角形剖分网并进行简化方法，即VIP方案。; 格网点P0（I0，J0，h0）在行方向的二阶微分量度AC如图8-7所示，图中J0为待评价格点的列号，J1，J2为行方向上相邻两格点的列号。计AC的长度为d，显然d越小，P0点高程h0的导出性越高，即P0越不重要。 ;DTM GRID格网中，非边界上的任意一点都与周围的8个点相邻，因而在考察某格点的“导出性” 量度时应从相邻的8个格点，4个剖面来考虑 ; 图中，纵轴度量格点个数，横轴度量“重要性等级”划分。曲线底下的全部面积表示格点总数，等级划分绝对值较小的点，是比较不“重要”的点，通常占总格点数的绝大部分。选取重要性点集可根据点集的容量，试凑性地在直方图上设置上、下阈值“T”和“-T”，如式所示筛选“重要点集”。; LOD技术是指同一场景或场景中的物体，使用不同细节的描述方法得到一组模型，供绘制显示时选择使用。为物体提供不同的LOD描述是控制场景复杂度和加速图形绘制速度的非常有效的方法。它可根据一定的判断标准判断物体的重要等级相应采取不同的处理，重要性较高的显示较多的细节，相反重要性较低的显示较少的细节。; 假定物方坐标系Z轴垂直向上，XY平面水平，当ABD及△ACD合并且由△ABC代替时,该简化的误差可由点D和BC中点M确定的线段DM的长度来度量,用σD表示,这里σD=|ZD-(ZB+ZC)/2|。这样，如果σD小于阈值δM，即σD〈δM，认为合并后三角形与它的子三角形的误差小于用户允许的大小，简化是成功的。; 假定视点V在物方坐标系中的坐标为（XV，YV，ZV）， 在物方坐标系中的垂直法线为x(x1,y1,z1), y(x2,y2,z2), z(x3,y3,z3),视点到投影面距离距离为d，用下标view和 proj分别表示物体在物方坐标系和像方坐标系坐标。则对 于空间点P（XP，YP，ZP），可由式（8-6）得到其视点坐 标Pview（Xviewp，Yviewp，Zviewp）。;根据透视投影关系，可得P的屏幕坐标为：; 综合投影大小与聚焦程度，如果δD=σscreend*cosα的值越大，则该目标点逾重要，以此作为简化的标准。这样根据不同的阈值进行不同的简化。一层简化阈值为δD1，二层简化阈值为δD2，依次类推，层数越高，阈值越大，地形越简单。具有多个阈值的分层结构，如图所示 ;8.5.1 OpenGL概述 ;利用较低层OpenGL命令编写一些执行特殊任务的例程，如纹理映射、坐标变换、多边形网格化，NURBS曲线和 曲面等。GLU例程前缀用glu。; 4. OpenGL Inventor 这是一个基于OpenGL的面向对像的工具箱，提供有关建立交互式三维图形应用的对像和方法。; OpenGL基本操作是从指定顶点开始，通过流水线处理，到最后把像素值写入帧缓存的整个过程中所执行的全部操作。OpenGL基本操作的顺序如图 :;8.5.3 用OpenGL进行地形动态显示;8.5.4 OpenGL模型映射 ;可如下描述： glBegin（GL_TRIANGLES_STRIP）；