大范围3DCM场景并行绘制算法研究

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3DCM场景的实时并行显示是随着近几年3维模型数据量的迅速加大,以及计算机图形硬件的飞速发展而提出来的,可以说是结合了实际需要的计算机图形处理技术的重点发展领域。由于遥感和卫星技术越来越先进,3D地形场景的几何数据和纹理数据量也越来越大,人们渴望通过更自然的方式形象地查看大范围的地形。因此,为了大范围3D场景自然真实、实时显示的实现,我们急需提出一种高效的数据储存方式以及高速度的动态调度算法。1.研究了几何体绘制中的光线投射算法,结合多核处理器机群系统,提出了一种基于多层次并行编程模型的并行光线投射体绘制算法,它可以应用于3DCM场景绘制。2.根据大规模3DCM地形数据的特点,采用自顶向下的四叉树进行地形简化,提出了一种用LOD分层和块的数个线程的简化算法,此算法是在多核的环境下提出的,通过分块的方法把整个绘制任务分为相等的4个部分,在分块的过程中,将距离视点近的地形节点划分成较大块,这个地方的地形会绘制得较精细;距离远一些的视点地形节点划分成较小块,此地形的区域会绘制得较粗糙,这样可以减少数据的内存以及复杂程度,使计算任务被均等的划分至4个线程上独立完成。3.在LOD模型的简化算法中,可以通过限制狭长三角形生成,综合考虑到边折叠过程中的误差累积和顶点重要度等方面因素,给出了一种保持视觉特征的LOD模型简化算法。根据实验的结果,我们可以知道该算法是一种自动网格简化算法,能够有效地保持模型的重要几何特征,能够对3DCM模型中的地形进行进行简化运算。4.根据3DCM场景并行显示操作中几何图元的分布特点,本文采用动态负载平衡的算法来对3DCM场景绘制任务进行划分以及分配。在按顺序执行的3DCM场景绘制任务集中,根据其子任务之间存在可能的并行性,可以将3DCM场景绘制总任务集划分成若干个可并发执行的任务子集,并为每个子集分配给一个处理机,从而使其数据通信量尽可能同步,处理机之间尽可能达到负载平衡。
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