请简述层次细节模型Level of detail(LOD)的基本原理,并列举出DEM可视化中三种常见的层次细节模型?
LOD:(Level of Details),简称为多细节层次。LOD技术根据模型的节点在显示环境中所处的位置(Screen Size)和重要度,来决定物体渲染的资源分配,降低非重要物体的面数和细节数,从而获得高效率的渲染计算。
按照视觉重要性原则,距离视点越远的几何体在显示屏幕上投影面积越小,对视觉感官的贡献越少,因此一个自然的加速绘制方法是对近处几何体充分绘制详细的几何细节,而对远处的几何体则大幅度地进行简化,绘制较为粗糙的几何细节,这就是层次细节技术的出发点。层次细节技术的主要难点在于如何快速构建并选择几何体的多次层次细节模型,以及不同层次细节之间的自然过渡。
典型的LOD模型生成算法概述
1.近平面合并法
Hinkler等的几何优化方法[3]检测出共面或近似共面的三角面片,将这些三角面片合并为大的多边形,然后用较少数目的三角形将这个多边形重新三角化。
2.几何元素(顶点/边/面)删除法
几何元素删除法由局部几何优化机制驱动,要计算每次删除产生的近似误差。
3.重新划分算法
Turk的重新划分算法先将一定数量的点分布到原有网格上 ,然后新点与老顶点生成一个中间网格 ,最后删除中间网格中的老顶点 ,并对产生的多边形区域进行局部三角化 ,形成以新点为顶点的三角形网格
4.聚类算法
Rossignac等的顶点聚类算法通过检测并合并相邻顶点的聚类来简化网格。每个聚类被一个代表顶点取代,这个代表顶点可能是顶点聚类的中心或者是聚类中具有最大权值的顶点。
5、小波分解算法
Eck等的基于小波变换的多分辨率模型使用了带有修正项的基本网格,修正项称为小波系数,用来表示模型在不同分辨率情况下的细节特征。
层次细节模型:四叉树、ROAM
四叉树:
四叉树,递归地将地形分割成小的区块来逼近真实地形。
ROAM:
ROAM又称实时的最优自适应网格,是在对地形进行三维显示时,依据视点的位置和视线的方向等多种因素,对于表示地形表面的三角形片元进行一系列的基于三角形二叉剖分分裂与合并,最终形成和原始表面近似且无缝无叠的简化连续三角化表面。