论文部分内容阅读
科学计算可视化在雷达探测范围三维可视化中的应用越来越频繁,是实现其三维可视化的主要技术。而光线投射算法是可视化算法中提出时间最早也是可视化图像质量最高的算法,但是计算量也最大。由于雷达探测范围三维体数据量很大,传统的光线投射算法很难满足实时交互的要求。本文研究在硬件和软件共同作用下上来加速光线投射算法从而把计算得到的雷达探测范围可视化,并把雷达探测范围的绘制应用到虚拟环境中,主要做了以下工作:1、分析了三维体绘制算法。对体绘制的数据来源和类型、算法过程等进行了详细介绍。重点研究了光线投射法的基本原理、流程和图像合成等关键问题,最后对四种经典的体绘制算法进行了优缺点分析。2、针对光线投射算法在绘制雷达探测范围速度缓慢、达不到实时绘制的问题。本文提出了一种基于CUDA的光线投射加速算法,利用CUDA的并行架构硬件,CPU和GPU共同协作实现并行执行的功能。在CPU端执行串行程序的处理工作,在GPU端执行复杂可并行的光线采样计算处理工作。利用光跳包围盒算法来减少投射光线和采样点的数目。最后给出了该加速算法的具体实现过程,实验结果表明该加速算法在不降低图像质量的同时,又提高了绘制的速度,可以达到接近实时绘制。3、雷达探测范围建模。介绍了雷达的相关知识,然后从水平方向和俯仰方向实现了自由空间下雷达探测范围的离散化。接着针对地形的遮挡,先对地形的高度值的获取方法做了介绍,然后针对地形遮挡提出了受地形遮挡的雷达探测范围修正的算法。4、虚拟仿真系统雷达探测范围模块的应用。在此模块中采用了开源场景图形渲染接口(OpenSceneGraph OSG),对虚拟环境中的场景图形进行空间结构的组织。提出单像素融合法和动态双重纹理绘制两种方法。首先将单像素融合法方法应用到场景截屏的功能中,然后将动态双重纹理绘制方法应用到场景构建和虚拟融合中。