要在计算机屏幕上真实地表示现实世界中的各种三维景物,就需要根据三维景物的几何特征,使用适当的数学模型描述物体。然而现实世界的景物千变万化,错综复杂,要把现实世界的各种景物都直接用数学模型细致地表示出来,不仅计算量庞大,而且数学模型难以生成,难以满足实际需要。实践证明,在三维景物几何模型表面叠加纹理影像,是简化景物数学模型、真实感地显示景物的一个有效途径。GIS学者在研究三维地形可视化和数字城市可视化时,普遍在地形、城市建筑物的几何模型上叠加了纹理。 一直以来,叠加三维景物的纹理使用的是纹理映射技术。本文着重研究了常用的二步纹理映射法,提出以易于控制形状的参数曲面作为中介曲面,以使其更加逼近实际的三维景观表面,以减少纹理映射过程中的变形,并利用了图形软件OpenGL具体实现了纹理映射实例。还对几种纹理映射的反走样技术进行了分析对比,提出了区域求和表法的改进措施。 当前的纹理映射技术有着比较好的映射质量和映射效率,但仍然难以避免图像接缝、变形等问题。另外在某些情况下,比如虚拟景观的实现,纹理很难被获取。所以人们又研究提出了叠加纹理的另一种方法——纹理合成技术。 利用纹理合成技术,可以合成任意大小和可以平铺的纹理影像,不会出现接缝和变形,但纹理合成速度及合成质量一直是制约其应用的瓶颈。本文研究了几种具有代表性的基于Markov Random Field模型的纹理合成算法进行了研究,并对它们的算法思想和存在的问题等进行了对比和总结。在此基础上,引入数理统计中参数估计理论,提出一种自动确定邻域大小的算法,能有效地计算出最佳邻域大小,从而克服人为估计带来的偏差,提高纹理合成的质量。本文还将最佳匹配点搜索过程转化为多维空间中的最近点的搜索问题,从而减少了匹配点搜索范围,提高了纹理合成速度。 纹理映射技术在GIS领域已经广泛运用,而纹理合成技术仍不为GIS领域学者所注意。毫无疑问,纹理合成技术在GIS领域也肯定会有广阔的应用前景。