几何剪切图与物质点法融合的动态地形实时绘制

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随着计算机技术的迅猛发展,动态地形的实时绘制成为实时绘制领域中的一个研究热点,在战场环境仿真、三维游戏、飞行模拟训练、地理信息系统以及虚拟现实等领域中有着广泛的应用,并集中于研究地形的动态构建和更新渲染,以及如何以高效的处理方法实现地形的动态变形。本文以数字高程模型作为数据源,首先研究了几何剪切图算法和物质点法,重点研究了几何剪切图法的剪切方式和相关技术,以及物质点法的质点运动和变形原理,并分析了这两种方法在动态地形研究中的适用性。然后,对几何剪切图算法进行扩展,围绕地形绘制的实时性和逼真度之间的矛盾问题,给出了一种基于几何剪切图算法和物质点法相融合的方法,利用这种改进的GMCR算法使其适用于动态地形的实时绘制。为了研究弹坑的变形,结合动力学相关理论建立计算模型,之后针对几何剪切图网格分割不合理的问题,结合物质点划分方法给出了几何剪切图质点划分方法来构建地形模型。针对几何剪切图法更新过程中获取坐标信息不够准确地问题,结合物质点更新算法的思想给出了一种适用于形变图层更新的几何剪切图质点更新方法。最后,以弹坑物理模型作为研究对象,利用GPU可编程渲染管线实现,并在绘制三角形数目、帧频和CPU利用率等方面与几何剪切图算法进行对比,并从视觉效果、时间和逼真度这三个角度与实际测量值比较分析,结果表明最终渲染的弹坑基本符合客观规律,改进的GMCR算法基本上满足高逼真性和实时性的要求。
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