地形是自然界中具有复杂特征的景物之一。地形可视化由于有着广阔的应用背景,近来越来越受到人们的关注,它是一门以研究数字地形模型(Digital Terrain Model,DTM)或数字高程域(Digital Height Field)的显示、简化、仿真等内容的学科,并以计算几何作为其重要的基础知识,属于计算机图形学的一个分支。这其中三维地形建模和显示技术在很多领域中都有重要意义,也是计算机图形学的重要研究内容。 本文对目前三维地形数据来源进行了分析,针对目前地形的灰度图像与等高线图像易于获得的特点,采用了基于图像的三维地形导入技术。软件给用户提供了交互界面,用户只需进行输入数据等简单操作,软件根据需要从二维地形图像中提取出三维地形数据,并将所提取的三维地形数据导入前期基于视觉感受的三维地形生成系统中,从而为前期系统提供初始地形模型。 本文研究了地形建模的基本理论与方法,包括规则格网地形模型、不规则三角网地形的模型。总结了前人在这些方面所做的工作,重点研究了规则网格模型。本文针对原系统中数据导入方面的不足,给出了两种基于图像的三维地形导入方法:一种是基于灰度的三维地形导入方法,该方法是依据位图的灰度等级与地形高程之间的映射关系来创建三维地形数据,也就是位图的最低灰度对应地形的最低点,位图的最高灰度对应地形的最高点并将其导入前期系统的VRML文件中。另一种方法是基于等高线图像的三维地形导入方法,该方法是通过对等高线进行编辑,保存相应点的高程,再采用线性插值的方法,得到各个网格点的高程值,从而生成对应的三维地形数据并将其导入前期系统的VRML文件中。基于等高线图像的三维地形导入技术是本课题主要解决的问题之一。本文根据等高线的特点,采用图像的边界检测方法实现了对非细化等高线图像的自动跟踪;采用内插与外插相结合的方法求出网格交点的高程值,从而使三维地形的生成效果有了进一步的改善。 本文介绍的由图像生成三维地形生成方法简单,容易实现,而且对于系统平台的硬件和软件要求较低,适合于一些小规模、且对地形精度要求不高的三维地形的生成。