一种渐进格网模型的改进算法.pdf

收稿日期“ “ 基金项目国家自然科学基金项目 A 第 卷 第“期中国矿业大学学报 B C D “ “ 年月E 9 F G H C I J K L G HMG L N O F P L Q R I SL G L G TUV O K G C T RSH F WW W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W “ 文章编号 - ’ V K OF O P 9 C Q PP K u Q K H Q Q K O_ F _ P O ‘AO Q K ‘ H G_ O F I F A P L A_ C L I L H Q L Gk O Q Q O FH G ‘I H P Q O FQ K H GQ K O_ F O N L 9 PAO Q K ‘ PI F Q O F F H L GA ‘ O C P uL Q KF H ‘G O Q u F vO Ak O ‘ ‘ O ‘ z{ |} r p N L O u- ‘ O _ O G ‘ O G Q XA9 C Q L - F O P C 9 Q L G XQ O F F H L GA ‘ O C XC O N O C I ‘ O Q H L C 随着测绘技术尤其是数字摄影测量与遥感技 术的发展人们获取地形数据的能力大大提高为 大范围地形的可视化提供了充足的数据源为了将 这些海量数据在计算机上进行三维可视化并获得 万方数据 较高的帧速率就目前的硬件条件来说往往需要 在软件上采用一些方法进行处理如可见性裁剪算 法“细节层次 0的- . /模型1 在众多基于 9 ;的- . /模型中以 ’ A A , 细化过程 但同时应该注意到“对 于任何一个顶点树“在某一时刻“他的叶节点集合 只有一个“因此“只存在一个分辨率这样“根据 GH F“ FB“ C“ FAI 由此 可以得出“ D E JKD E LGM JNL 支持块内多分辨率的动态简化模型 本文针对地形和道路集成的不规则分块的格 网模型“对R由若干个属于不同分辨率的顶点树 集合组成“可描述为RGH F “ FB“ C“ FAI 模型的 简化过程“其实就是不同分辨率区域内的顶点的分 辨率等级变化来实现模型的动态多分辨率简化 具体的实现思路是以视点为中心“根据离视点 远近依次设置不同分辨率的区域“区域设置方法如 图所示“其中图 是在理论上最合理的划分“然 而“为了判断点落在哪个等级的分辨率区域“需要 先计算点到视点的距离“然后再可以判断其在哪个 分辨率区域内“因此需要进行的运算量较大为了 减少运算量“提高实时简化的速度“笔者采用图 ’ 所示的以视点为中心的若干个嵌套的正方形来划 分分辨率区域“形状有点像[回字采用此结构“可 以直接从点的坐标就可以判断其落入哪个分辨率 区域“不需要计算点到视点的距离 当执行简化操作时“首先判断点是落在哪个分 辨率等级内“并与前一帧所在的分辨率等级进行比 较“如果没有变化“则不需要进行任何操作\否则需 要进行下一步判断“并结合当前等级的误差阈值判 VUU 第U期左小清等Z一种渐进格网模型的改进算法 万方数据 断是否需要对边进行简化操作还是细化操作整个 过程只要进行简单的判断就可以确定顶点在哪个 分辨率区域“提高了简化的效率根据算法思想“当 视点不动“如在原地旋转时“相邻两帧的格网模型 没有变化“也就是没有执行任何简化或细化操作“ 当视点前进或后退时“格网模型仅在各分辨率区域 的边界会发生简化或细化操作“而其他地方没有变 化“如当视点移动一步“如“在级内的所有三 角形中“只有在区域边界的一小部分从级进入到 级“而其他的三角形仍然在级中因此“在漫游 过程中“相邻帧之间只有小部分边执行了简化或细 化操作“保证了模型的简化效率另外“模型在简化 时“对顶点树的深度进行了控制“设置其深度在 0 9 1 三角形的拓扑关系中当边收 缩时“将收缩边标记为删除和收缩状态“收缩边的 左右三角形标记为删除“收缩边的起始顶点标记为 删除“收缩边的左右三角形的一条边也标记为删 除“并且“更新收缩边的两个顶点的相关三角形组 的拓扑关系“更新收缩边的起始顶点的相关边组拓 扑关系这样“从结果上看“在一次边收缩操作中“ 减少了两个三角形算法的构造主要分为两步“一 是确定边是否需要进行收缩还是劈开操作“二是更 新收缩劈开过程中顶点边三角形的拓扑关系的 变化信息确定边是进行收缩还是劈开操作“要根 据边的误差及所在的分辨率等级来判断地形模型 的简化具体步骤如下 输入具有个三角形的最细节格网AB 输出具有A’ AC个三角形“多级依次递 减的分辨率格网 D A 步骤读取原始精度的格网数据E 步骤建立顶点边三角形之间的拓扑关 系E 步骤F划分分辨率等级区域“并设置各等级 的误差限差E 步骤G计算边的折叠误差“注意边的折叠误 差有两个“选择较小边误差进行存储“将边的分辨 率等级设为H “并保证边的方向是正向E 步骤对任意边I J“ 依次对边进行以下判断 根据分辨率等级区域划分“获得边的分辨率等 级“并进行边的误差判断“若小于规定的限差“则执 行步骤左右5所以5增 加的计算量不是很大然而5由于进行了顶点树深 度控制5则有一部分边的精度符合简化条件而没有 简化5这部分边大约占9 ; 6 35最小范围大约为 4 34 35 点的间隔是4 3 另一部分是一条长约7 3的公路及其两旁的 带状地形 实 验 测 试 环 境 是 7 A BC D 9 4 6 E5 F EGHI J I KA * “ / L * FEM显卡的N A 之间效果比较好“分辨率等级数量 对简化效率上没有多大影响7但会影响简化的效 果7尤其是等级之间的距离不宜太大7相邻两级的 距离在A 以内比较合适“ B 结论 本文针对道路与地形集成的不规则三角网模 型7提出了一种新的视相关; G J OQ ; OKM7MW - 0 \ 6 4 U 1 - W 0 1 21 5 4 - 2 D* W 6 4 _X . W 0 W 6 4E S ‘ a Z \ F \ Z “ E Z G ; I K * N Q 7 Y Z D Z \ A ] “ E ] G L OV OQ 7 F Z F D F A \ ] “ RS RW \ W 2 7N I OK V 4 7i ROKJ j 1 \ , 4 2 74 0 - “O U W 6 4 _1 24 U 3U , - . / 0 1 2 E V G “V 1 W 6 2 -1 . * 1 . 0 c 6 4 7 7 F Z F D F A \ ] “ E F G 陶志良7潘志庚7石教英“支持快速恢复的可逆递进 网格及其生成方法E V G “软件学报7 F 7 F A D A Z \ A [ “ N O 中国矿业大学学报第Z A卷 万方数据