论文部分内容阅读
在虚拟现实技术快速发展的大趋势下,虚拟漫游逐步成为虚拟现实研究方向的热门话题,并在游戏娱乐、军事航天、工业仿真、展会宣传等领域得到广泛应用。然而,当前的虚拟漫游主要针对中、小规模的场景数据,而对于像数字城市、地理信息系统等海量数据场景漫游的研究存在不足。为此,本文结合OSG三维渲染引擎,对海量数据下的场景组织、管理与优化策略进行研究,主要解决漫游过程中出现的场景加载慢、画面卡顿、对用户操作响应不及时等问题。 本文的主要研究内容包括以下几个方面: (1)研究海量数据场景下高精度模型的网格简化算法。在对比分析当前网格简化算法的基础上,提出了一种基于三角形折叠的保持模型细节特征的网格简化算法,在VS2013开发平台下结合 OpenGL编程语言对算法进行实现,并通过对比实验对算法的性能进行分析,接着将网格简化算法应用到树木、建筑物等场景模型中,以构建场景对象的不同细节层次的模型,并对简化效果进行分析。 (2)研究 OSG渲染引擎下的场景数据的组织与管理形式。首先详细阐述了场景图形BVH树的构建原理及其工作流程,介绍了OSG基于节点管理的场景组织结构,对场景中不同节点之间的相互关系及功能进行总结;随后对 OSG访问及遍历场景节点的方法进行介绍,讲解了节点的更新机制;最后对OSG引擎下的场景渲染流程进行梳理。 (3)针对海量数据场景的优化策略进行研究。在分析目前常见的场景分块策略的前提下,结合OSG本身的特性和场景模型的整体性要求,提出了基于不规则网格划分的场景分块策略,同时提出了基于可见圆的场景数据动态调度机制,较好的保证了漫游过程中视点向各个方向的平滑过度,并通过OSG的分页数据库技术对所提出的调度方法进行实现。 (4)在 OSG渲染引擎下,对实时漫游系统进行实现。通过添加雨、雪等自然现象的模拟和路径漫游、导航图效果来增加系统的真实感和沉浸感。最后通过不同数据量下的场景漫游对比实验,对本文所提出的优化策略进行分析,结果表明本文方法能够有效的提高实时漫游的帧速、增强用户体验。