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《航海模擬器視景系統(tǒng)中陰影技術(shù)的研究.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、指導教師金一丞職稱．教撂學位授予單位大連海事大學申請學位級別工學博士學科(專業(yè))交通信息工程及控制論文完成日期’2011年4月答辯日期2011年7月答辯委員會主席■FISh，j：^J，t．蛉．-4-'‘0、艫0InpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorofEngineeringYangXiao(TrafficInformationEngineeringandContr01)DissertationSupervisor：ProfessorJinYichengApril2011●-f0r¨一_．、
2、l》★’‘金0大連海事大學學位論文原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：本論文是在導師的指導下。獨立進行研究工作所取得的成果，撰寫成博士學位論文==魈漁搓型墨塑基丕筮蟲團髭這盔鮑硒塞∑-。除論文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，對論文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本論文中不包含任何未加明確注明的其他個人或集體已經(jīng)公開發(fā)表或未公開發(fā)表的成果。本聲明的法律責任由本人承擔。學位論文作者簽名：一主蜀望絲學位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學位論文作者及指導教師完全了解大連海事大學有關(guān)保留、使用研究生學位論文的規(guī)定，即：大連海事大學有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或
3、機構(gòu)送交學位論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大連海事大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，也可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編學位論文。同意將本學位論文收錄到《中國優(yōu)秀博碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫》(中國學術(shù)期刊(光盤版)電子雜志社)、《中國學位論文全文數(shù)據(jù)庫》(中國科學技術(shù)信息研究所)等數(shù)據(jù)庫中，并以電子出版物形式出版發(fā)行和提供信息服務(wù)。保密的論文在解密后遵守此規(guī)定。本學位論文屬于：保密口在——年解密后適用本授權(quán)書。不保密d(請在以上方框內(nèi)打“√")論文儲躲掣導師躲虧／名日期：7ft／年>月／日▲●0r一～·一、‘§
4、■創(chuàng)新點摘要1提出基于比例分割的多陰影圖繪制算法，依據(jù)場景中對象距離視點遠近，使用按比例分割的方法對ShadowMap進行合理的分割，減小了緩存資源的使用，提高了距離視點較近處場景的采樣率，減小近處場景陰影的走樣。2提出一種優(yōu)化的陰影體繪制算法，根據(jù)視點是否處于陰影體內(nèi)動態(tài)使用Depth．pass或Depth．fail方法并限定陰影繪制區(qū)域，解決了陰影體算法填充率高、無法適應(yīng)復(fù)雜場景的問題，并采用一種自動填補網(wǎng)格中孔洞的算法，通過遍歷孔洞區(qū)域的多邊形，覆蓋共享同一頂點的兩條邊形成的三角區(qū)域，對孔洞進行填充，保證陰影體生成的正確性。3提出了基于GPU加速的光線追蹤陰
5、影繪制算法，將光線跟蹤算法中光線．物體碰撞和光線折射的計算移植到GPU上進行，給出了GPU計算的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計、算法流程以及測試數(shù)據(jù)比較。在一定程度上提高了光線追蹤陰影繪制算法的運行速度。、§+-，，‘●一中文摘要摘要視景系統(tǒng)是航海模擬器的重要組成部分，要求對所模擬船舶及航行環(huán)境有真實的再現(xiàn)。陰影能增強三維虛擬場景的真實感并為場景中物體的空間關(guān)系提供重要的視覺信息，幫助船舶駕駛?cè)藛T獲得準確的位置信息，為船舶的操縱提供重要依據(jù)。本文重點研究視景系統(tǒng)中的陰影繪制技術(shù)，在滿足陰影繪制真實感的前提下提高陰影繪制效率，對棧橋、直升機、碼頭等重點景物的陰影繪制進行了深入研究，取
6、得了較為滿意的效果。本文的主要貢獻包括以下幾個方面：深入研究了陰影圖(ShadowMap)算法，針對陰影圖算法邊緣走樣的問題，提出了基于比例分割的多陰影圖繪制算法，依據(jù)場景中對象距離視點遠近，使用按比例分割的方法對陰影圖進行合理的分割，減小了緩存資源的使用，提高了距離視點較近處場景的采樣率，減小近處場景陰影的走樣。針對陰影體算法填充率高、無法適應(yīng)復(fù)雜場景的問題，提出一種優(yōu)化的陰影體繪制算法。該算法首先限定陰影繪制區(qū)域，然后根據(jù)視點是否處于陰影體內(nèi)動態(tài)使用Depth．pass或Depth．fail方法加速陰影的繪制，提高繪制效率；采用一種自動填補網(wǎng)格中孔洞的算法保證
7、陰影體生成的正確性；對陰影體算法進行改進，提出一種基于V-buffer的軟陰影繪制算法，在GPU上通過V-buffer表達陰影區(qū)域的明亮度，實現(xiàn)了硬件加速的軟陰影繪制。針對光線追蹤算法運算量大，計算速度慢的問題，提出了基于GPU加速的光線追蹤陰影繪制算法，將光線跟蹤算法中光線．物體相交的計算移植到GPU上進行，在一定程度上提高了光線追蹤算法的繪制速度。關(guān)鍵詞：視景系統(tǒng)；比例分割；陰影圖；陰影體；光線追蹤．，kkt；‘，●0．一英文摘要ABSTRACTVisualsystemsareimportantingredientsofmaritimesimulators，w
8、hichc
