论文部分内容阅读
公路三维可视化技术是当前公路计算机辅助设计中非常重要的一个环节,公路三维可视化技术借助三维可视化技术,将传统的二维的平面、纵断面、横断面设计,转化为具有真实感的公路和地形三维场景,对提高公路设计、景观设计质量以及线形安全评价等方面具有重要意义。本文综合应用计算机图形学、计算几何及几何构造学、人机交互、虚拟现实等理论和技术,针对高速公路实时三维可视化交互辅助设计系统中的海量TIN数字地面模型快速生成技术,道路模型与地面模型无缝拼合技术,以及三维模型实时简化技术等关键技术进行了深入细致的研究,主要研究内容及研究成果如下:1)基于Delaunay三角网理论,提出并实现了适合具有海量TIN地形散点的三角网快速构网算法——快速Delaunay分治横向扩张法。该算法总体上采用分治的构网思路,块内采用快速的横向扩张法构建子网,块间则采用子网合并算法,递归地将子网归并成一个整体连续无缝的数字地面三角网模型。该算法思路简单、高效,及节省内存,更为适合海量离散数据的构网。2)针对公路模型与地形模型的动态无缝拼合方面,针对传统模型拼合算法的不足,提出了一种改进的模型拼合算法。经过改进的嵌入约束边算法和吞噬算法,及基于PLSG的约束Delaunay三角网算法处理,将诸多模型融合成一个完整无缝的三角网模型。该算法较传统算法,不仅提高了拼合速度、避开了“悬边”问题,而且解决了当嵌入模型边界为凹多边形就束手无策的尴尬状况。3)在基于TIN地形模型连续LOD方面,本文提出了基于顶点度的高程加权平均边折叠算法,提高了模型简化效率。在构建连续LOD模型过程中,采用按网格线对地形模型进行分块处理,消除狭长三角形带来的不利影响,并采用Hoppe的可逆递进网格构造算法构建基于网格的地形连续可逆LOD模型,最后采用基于视点的LOD调度算法,实现了地形的连续可逆多分辨率显示。本文最后展示了高速公路实时三维可视化交互辅助设计系统的系统流程和运行实例,以实例验证核心算法的正确性和高效性,满足了公路三维可视化的需求,论文的研究达到了预期的研究目标。