● 摘要
近年来，随着计算机视觉、科学计算可视化、遥感技术、计算机图形学等相关学科的发展，由航空航天摄影测量获取的地形数据生成具有高度细节层次的三维地形模型已经十分普遍。地形实时绘制和可视化逐渐成为虚拟现实、地理信息系统、计算机图形学、科学计算可视化等技术研究的关键问题。目前，尽管许多高档图形工作站已能对上万个三角形进行实时绘制，但地形数据异常庞大，大大超过了一般图形的实时绘制和内存管理能力。因此如何实现大规模地形环境的可视化已经成为地形可视化领域的一个瓶颈问题。 进行三维地形绘制时，主要涉及两个方面的工作，一是数据从外部存储器到内存阶段，通过对数据有效组织、细节层次预处理、根据可见区裁剪将数据动态载入内存，在内存中进行有效管理来实现；二是数据在内存的绘制阶段，在场景渲染之前，通过多边形简化、多分辨率模型等技术对内存中的地形数据进行合理的简化，来达到有效减少三角形绘制数目的目的。目前的优化算法主要针对以上两个方面展开。 本文基于客户机/服务器系统模式提出了一种海量地形数据实时可视化的框架，阐述了目前大规模场景数据处理和显示涉及的主要技术。在地形数据简化方面，研究基于视点的多分辨率模型，利用嵌套网格技术实现层次细节，保证显示效果的同时大大降低了数据冗余度；在数据组织调度方面，研究内存与外存间，以及内存与显存间的带宽瓶颈，利用数据分割与预调度双缓存技术减少传输延时；在程序设计上，充分了解GPU在数据处理能力和编程能力的发展，完成顶点的几何过渡以及纹理融合工作，并利用三角形带化减少顶点传输；在系统构架上，分析整个三维地形的渲染流程的不同阶段，把数据处理功能与绘制渲染功能分别置于不同的节点中，同时结合多线程技术，将原有的串行工作并行化。