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基于边界投射与GPU解析的铁路线路LoD网格场景建模方法
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作者 陈燕平 宋陶然 孙颖 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2660-2671,共12页
层次细节(LoD)网格地形模型是构建铁路线路三维可视化场景的重要基础。然而,受制于LoD网格模型多层次、多尺度表达的复杂动态特征,以及经典LoD四叉树三维网格地形的独立、分块结构形式,在全球数字地形平台上进行铁路线路建模时,地形裁... 层次细节(LoD)网格地形模型是构建铁路线路三维可视化场景的重要基础。然而,受制于LoD网格模型多层次、多尺度表达的复杂动态特征,以及经典LoD四叉树三维网格地形的独立、分块结构形式,在全球数字地形平台上进行铁路线路建模时,地形裁剪开孔、线路地形融合等环节面临诸多难题。对此,提出全球LoD网格地形上基于外边界投射的铁路线路开孔建模方法,以及利用GPU顶点解析的铁路线路LoD地形动态融合叠置方法,从而实现铁路线路LoD网格地形三维场景高效建模。采取GPU与CPU相结合的办法,首先对地形裁剪区域进行过滤,屏蔽区域内的冗余三角形,留下开孔区域,对区域外围顶点通过投射到区域边缘的修正方式实现点位移动以完成边缘填充,从而避免规则网格上的三角网整合建模,实现复杂地形的规则网格兼容表达。然后,在为地形顶点设置全球统一纹理坐标的基础上,在GPU中对地形纹理与叠置图像分别建立不同的纹理坐标转换关系,实现两者的同模无缝表达,其中针对叠置图像的交互,采用仿射变换的方法突破多重空间非线性变换的困难,解决交互时纹理坐标转换的不同步问题。最终,通过某段184 km铁路线路三维建模案例进行有效性验证。研究结果表明:本文方法可对特定地形区域进行开孔裁剪,再利用GPU顶点解析使铁路线路与LoD地形叠置融合,实现外部铁路模型与真实地形的高效融合,铁路大场景三维建模的渲染效率可由40~70帧提升至55~77帧,优化比率约为30%。 展开更多
关键词 铁路线路 层次细节模型 地形裁剪 图像叠置 三维可视化
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