三维数字化虚拟地形的交互式生成

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随着当代信息技术和计算机技术的飞速发展,计算机图形学、多媒体、计算机网络以及人工智能等技术的融合为现代教育技术带来了新的机遇与挑战。人们认识世界、获取知识的思维过程,也逐步从传统的平面方式转向了现代化的立体空间方式。虚拟现实技术应运而生,它的出现和发展为人们开创了新的视野,带来了新的体验。而数字化三维虚拟地形作为虚拟现实场景的重要组成部分在我们生活的各个领域也得到了广泛的应用,例如计算机服装辅助设计、机械辅助制造、城市旅游景点模拟、建筑模型制作等。因而,如何能够更加快速高效的绘制和生成满足用户需求和产品设计意图的三维模型,逐渐成为人机交互中最重要的研究与应用之一,成为当前三维图形图像建模领域研究的一个热点。鉴于此,本文在分析了已有的地形模型生成算法的基础上,提出一种数字化三维虚拟地形交互式生成算法。该算法首先定义单窗口绘制、多窗口显示的视图界面,通过逆投影的方式实现曲线在不同空间中的转换。然后用户通过鼠标在已有的用户界面中绘制地形特征曲线,包括山脊曲线和边界曲线。由于山脊曲线和边界曲线能够表示地形的关键特征,因此通过绘制这两条曲线来定义地形的基本形状,既能够简化用户的操作,也能够大大减少数据量,同时提高计算机的处理效率。第三步,根据山脊曲线特征点进行插值计算,得到地形高程值。由于地形边界曲线和山脊曲线处于不同的空间平面,要通过插值函数计算高程值,就必须确定山脊曲线和边界曲线的对应关系。本文通过将边界曲线和山脊曲线投影到同一平面上实现插值函数变量的确定和函数的计算。第四步,地形的交互。数字化三维虚拟地形的交互式生成,除了要求能够生成真实感较强的地形模型之外,还要求能够实现地形的修改和调整,本文采用OpenGL拾取机制实现这一过程。用户通过修改曲线关键控制点的位置,实现曲线的局部变换,达到交互的目的。最后,通过添加光照和纹理实现地形真实感的处理。该算法实现方式简单,运算速度快,能够交互的完成地形模型的设计与生成。
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