王鹏[1]2015年在《快速构建逼真叁维虚拟仿真地球场景的若干关键技术研究》文中研究表明目前,叁维虚拟地球技术、虚拟现实技术(或称为叁维虚拟仿真技术)在各自的领域内迅速发展,并取得了丰硕的成果。但是,有一些行业应用,既需要对大规模地理数据的处理、可视化与分析能力,又需要强大的叁维虚拟仿真能力,这就产生了一个矛盾,如果选择叁维虚拟地球软件,就无法满足叁维仿真的需要,如果选择叁维虚拟仿真软件,就无法满足对地理数据的处理、可视化与分析能力(虽然目前也有一些平台既支持叁维虚拟地球,也支持叁维虚拟仿真,但是其都还处于浅层次的融合,没有从技术底层进行深层次的交叉研究,出现的结果就是,叁维虚拟地球平台带有很弱的虚拟仿真功能或者是叁维虚拟仿真平台带有很弱的空间信息、GIS功能)本文针对这个矛盾,提出了把叁维虚拟地球技术与叁维虚拟仿真技术从技术深层进行交叉融合的方案,试图通过建立一个从专业深层紧密结合的既包含叁维虚拟地球技术、又包含叁维虚拟仿真技术的基础平台来解决这个问题,本文称之为叁维虚拟仿真地球系统,这个系统应该包含空间信息处理与可视化系统、GIS计算系统、GIS分析系统、渲染系统、对象系统、动画系统、声音系统、物理系统、人工智能系统、通信系统、脚本系统、交互系统、行为系统与其它扩展系统等众多的子系统。但是,限于本文的篇幅与目前的研究程度,无法完整的研究叁维虚拟地球仿真系统的全部内容,因此从应用出发选择了较为急需的切入点进行试探性研究：快速构建逼真叁维虚拟仿真地球场景的若干关键技术研究。这个切入点的核心思想是虚拟叁维地球仿真场景的快速构建与逼真渲染,本文认为这个目标可以在视觉和场景构建要求上满足目前很多叁维虚拟地球项目在仿真技术上的需要,为了达到这一目标,本文分别从基本的仿真场景构建、仿真逼真度渲染、线状要素的自动建模、精细化地表的快速构建、真实的水域与大气环境的仿真等几点出发进行研究。在基本的仿真场景构建中,首先提出了一种基于四叉树、八叉树、BSP树分割的混合分割方法,用于综合管理叁维虚拟地球场景与仿真场景的不同细节的内容,其次论述了基于线性四叉树的全球地形地貌数据的组织、调度、建模与渲染方法,最后再在地形地貌调度机制的基础之上,论述了全球大规模叁维模型数据的组织、调度方法,并把这个方法引申到所有点状要素。在仿真逼真度的研究中,主要结合叁维计算机图形学与虚拟现实的几个最新的绘制理论与技术,来研究提升场景画面的逼真度的方法,这些技术包括基于物理渲染的BRDF光照模型、SSAO理论与实现、延迟渲染理论与实现、HDR理论与实现。在线状要素自动建模的研究中,首先结合叁维自动建模技术,研究了一般线状地理要素的建模方法,如管道、围墙等,其次,针对性的研究了叁维道路的自动建模方法,因为道路是叁维虚拟场景中最重要的场景的地理要素之一,最后再论述了大规模的线状要素的组织与管理以及从GIS数据直接快速生成大规模线状地理要素的方法。在精细化地表快速构建的研究中,主要围绕如何快速构建精细、真实的地表环境,研究了地表细节的快速绘制、地形高程的快速修改及光滑、地表覆盖物(森林、草地、沙砾)的快速增删以及效率优化。在真实的水域与大气环境仿真的研究中,首先研究了使用真实的水文数据构建真实的河道水面仿真的方法,包括真实的水位、流速、流向、以及水位淹没情况,其次研究了使用真实的气象预报模式数据仿真大气环境的方法,如叁维云、台风、雾霾等；使用真实的数据构建的叁维仿真结果,不仅在效果真实度上非常真实,而且其可以视为对专业数据的一种可视化与仿真方法,具有非常重要的社会价值。
王海玲[2]2013年在《虚拟自然场景建模与绘制关键技术研究》文中研究表明随着虚拟现实技术应用的推广和普及，虚拟场景建模与绘制技术研究逐渐成为一个热门研究课题，并已被广泛应用于战场仿真、航空航天、自然风光展示、远程教育和训练培训等众多领域。近年来，由于人们对虚拟场景真实性需求的不断提升，虚拟场景仿真突现出模型建模复杂度、规模性与绘制速度之间的矛盾问题。在建模真实感和绘制实时性相平衡方面，建模与绘制技术研究仍存在着诸多挑战，因此，对虚拟自然场景建模与绘制技术的研究具有重要的理论意义和应用前景。本文重点围绕模型简化、大规模地形建模与绘制、动态海面波浪建模与绘制以及碰撞检测等关键技术进行分析和研究，具体内容如下：（1）模型简化是实时绘制的必要前提和重要手段，本文重点研究特征保持的模型简化技术。针对QSlim算法的过简化问题，提出区域划分和多特征引导的模型简化方法。首先在分析物体属性特征的基础上，对模型进行区域划分并计算其叁角形单元的分布密度，以控制模型简化深度，然后利用模型的几何特征、视觉特征构造多特征度量函数，以增强简化模型的特征保持，使新方法在保证计算速度的同时也可有效保持简化模型的特征信息。（2）地形是虚拟自然场景仿真的基本组成部分，针对大规模地形的复杂度与绘制速度间的矛盾问题，提出大规模地形的数据组织与调度方法，即外存数据管理和内存多线程调度。在外存方面，将大规模地形进行分块，分别创建多分辨率层次，并结合顶点相关性进行数据排序和压缩；在内存方面，利用基于视点运动特性进行地形数据预取，并采用多线程并行策略进行数据调度，使该方法在保证地形真实感的基础上，减少数据调度量，从而提高地形绘制速度。（3）动态海面模拟是影响虚拟自然场景仿真质量的关键因素，针对动态海面模拟中的真实感和实时性间的矛盾问题，提出算法调和的动态海面建模方法。该方法将动态海面视作基波、高频细波和光照模型的调和产物，结合海浪谱参数和余弦波迭加构造基波模型，利用基于波浪动态特征修正的分形算法调和海面的高频细波，最后研究GPU调和的海面光照技术，使该方法在不影响动态海面视觉效果的前提下，可有效提高其绘制速度。（4）碰撞检测是虚拟场景仿真的“生命”体征之一，考虑碰撞检测算法的实时性需求，提出基于CPU和GPU的并行碰撞检测方法。在分析拓扑结构图的基础上，创建拓扑结构图引导的包围盒层次，并结合拓扑结构图同层节点间的分离性，提出CPU多线程并行策略更新和遍历包围盒及包围盒层次，此外，利用GPU并行计算叁角形的相交性，并研究数据组织方法和通信策略以提高CPU与GPU间的通信效率，使该方法能有效减少包围盒相交测试对的数量，提高碰撞检测速度。
廖巍[3]2002年在《大规模地形的建模与动态绘制技术研究》文中进行了进一步梳理随着数字地球概念的提出及虚拟现实技术广泛应用，作为其中不可缺少的组成部分，叁维地形可视化技术扮演了越来越重要的角色。由于叁维地形场景的生成一般基于真实的地形数据(DEM格网)和高分辨率的遥感影像，对于大规模地形场景的显示来说，如此庞大的数据量使得图形工作平台无法进行实时的显示。针对大规模地形场景的绘制问题，国内外的学者进行了大量的研究，其主要工作集中在不规则叁角网的生成技术和多分辨率地形模型上。 本文在对南宁防洪指挥系统叁维显示子模块若干技术重点、难点进行研究的基础上，对地形生成技术和多分辨率地形模型进行了深入的研究，并提出了一些改进算法。 本文具体研究内容集中于基于规则格网的不规则叁角网生成算法、不规则叁角网顶点法矢量的快速计算方法、多分辨率地形模型的构造方法和视点相关的实时绘制方法。本文中的算法效率高、误差较小，在给定精度的情况下，能够实现地形的快速显示及实时浏览，可满足大多数情况下的工程应用。
刘金明[4]2008年在《飞行仿真中大规模场景渲染技术的研究与实现》文中认为在飞行仿真系统中,叁维场景的建模与绘制是使用户产生身临其境和沉浸感的关键技术之一。因此,大规模场景的绘制是飞行仿真系统的一个重要组成部分,它为飞行员提供实际飞行任务中的虚拟环境,其内容的丰富程度、场景的逼真效果和清晰度直接影响着飞行仿真系统的仿真度和飞行训练效果。本文从实时性要求较高的仿真应用出发,结合项目《X1/X2型飞机台式飞行训练模拟器》和项目《虚拟飞行系统》,在对飞行仿真系统中大规模场景渲染技术进行一定研究的基础上,根据项目的具体需求,设计并实现了两个虚拟场景系统,完成了飞行仿真场景中各景物的绘制。系统以VC、OpenGL和图形引擎库PLIB为开发工具,使用场景优化和实时绘制技术,模拟的场景逼真、画面流畅。
皮学贤[5]2006年在《大规模自然场景建模与绘制》文中研究表明大规模自然场景建模与绘制技术,在虚拟战场、叁维游戏及影视制作等领域有着广泛的应用。随着应用的不断扩展和深入,人们对场景规模、仿真精度及交互性能等提出越来越高的要求。为了满足虚拟战场环境的应用需求,本文深入研究了大规模自然场景建模与绘制的几项关键技术:动态云景建模与绘制、大规模叁维地形绘制、海面波浪建模与绘制。本文完成的主要工作和取得的创新研究成果如下:(1)深入研究了大规模地形的LOD模型与绘制算法。随着图形处理器(GPU)的快速发展,传统的依靠CPU进行精确的视锥剔除和复杂的多分辨率拼接的地形LOD模型和绘制算法已不能充分发挥图形系统的总体性能。本文提出了一种能更好发挥GPU的绘制能力、平衡CPU与GPU负载的Patch-LOD地形绘制算法。该算法的特点是:引入地形瓦片金字塔和地形概要金字塔概念,实现了大规模地形数据存储模型和地形块调度算法,其中地形概要金字塔是地形瓦片金字塔的索引信息,其所需要存储空间很少,可以完整地载入内存,能方便地用于视锥剔除、遮挡剔除与LOD控制;引入索引模板和衔接性索引模板概念,使不同LOD层次的地形块实现快速的无缝拼接;引入地形瓦片的上下夹面概念,以上夹面替换地形块进行遮挡剔除计算,以下夹面替换地形块进行水平线构造运算,从而提高遮挡剔除算法的效率。实验结果表明,Patch-LOD地形绘制算法效率高,能满足大规模、交互式自然场景漫游系统的实时性要求。(2)深入研究了大规模地形的几何细节生成和纹理细节生成,提出了一种基于小样本纹理的大规模地形动态纹理合成算法。由于计算机存储能力和I/O带宽等限制,大规模自然场景的几何细节与纹理细节在规模上和精度上受到了一定的制约。为了产生逼真的地面场景效果,本文在Patch-LOD地形绘制算法的架构下,充分利用几何数据既有的存取预测机制和LOD控制机制,综合考虑地形数据的地理信息、几何信息,在若干小样本纹理的基础上,实现了动态纹理的实时合成。实验结果表明,在大规模地形缺少相应的纹理数据、或者大纹理数据存取困难的情况下,采用本文的动态纹理合成算法,能以很小的代价获得地面场景真实感的显着提高。(3)本文对海面波浪仿真技术进行了深入研究,提出了一种基于波浪方向分布函数分解模型的近岸水域波浪仿真算法。波浪在深浅不均的水域进行传播时,会发生折射、绕射等一系列的效应。特别当波浪传播到浅水域时,波浪前锋呈现出逐步与水底地形法向量一致的趋势。本文根据近岸水域波浪的上述特点,将近岸水域波浪分解为两个部分,其一为方向波,采用了叁角余弦函数建模,其二为随机波浪,采用了基于缠绕分形面的水面波浪模型。实验结果表明,这种方法具有效率高、逼真性好等优点。(4)本文研究了动态云景仿真,提出了基于格子Boltzmann模型和细胞自动机模型的分阶段动态云景建模方法。由于动态云景仿真有复杂的物理背景,基于物理模型的仿真算法所需要的计算资源十分巨大,其完整的物理过程仿真需要专用的大规模并行计算系统才能完成。为了使动态云景仿真算法满足逼真性和实时性的要求,本文将云景仿真过程分为两个阶段,在预处理阶段采用格子Boltzmann模型进行大气流场仿真;在实时模拟阶段利用大气流场仿真的结果,采用改进的细胞自动机模型进行复杂风场条件下的云景仿真。该方法既充分体现大气流场的物理规律,可以获得逼真的动态云景仿真效果,又具有计算速度快、边界条件易于处理等优点。综合应用以上研究成果,开发了一个包含大范围、多类型的陆地地形、海面场景、动态云景的大规模叁维自然场景的建模与绘制实验系统。实验结果表明,本文中提出的模型和算法可有效改善自然场景的逼真性,提高场景绘制的实时性和应用系统的交互性能。
杜云虎[6]2013年在《叁维地理场景加速绘制的数据组织调度与时序多屏同步漫游技术》文中认为地理场景特别是自然地理场景通常具有大规模、高复杂度、时序动态、强交互性等一系列特征。自然地理场景包括众多的自然和人工要素。其中,最基础、最重要的要素就是地形。由于地形数据及其表面纹理数据具有数据量大的特点,要实现叁维实时可视化或绘制是相当困难的。目前大多数叁维GIS软件对海量数据支持有待提升,研究如何快速地实现海量地形数据的叁维可视化是叁维GIS、虚拟地理环境研究中亟待解决的关键问题。另外,针对自然地理场景时序动态特征,叁维地理场景绘制不仅要表达某个时相地理环境的状态,同时应具备表达时序的地理环境动态变化或地理系统演化过程。传统的单屏显示方式已无法满足用户对沉浸感、大视野或大尺寸、高分辨率的动态地理过程叁维可视化应用需求。本文以虚拟森林环境为例,开展叁维地理场景加速绘制的数据组织调度与时序多屏显示技术研究。主要内容和取得成果如下：(1)在理论方法上,分析了目前地形复杂度简化技术、海量地形实时调度技术、真实感地形纹理映射技术等的优点和不足,提出了从数据的组织与调度策略及其加速绘制优化策略入手实现海量地理场景加速绘制的研究思路和技术路线；分别对场景要素中地形、植物和建筑物的建模方法进行了详细介绍。在此基础上,探讨了场景图和空间层次划分两种虚拟叁维地理场景构建方法；总结了基于四叉树的细节层次简化模型、可见性剔除、多线程数据调度、数据缓存机制的相关理论。(2)在数据的预处理技术方面,通过四叉树分割和创建索引文件,建立视点无关的多分辨率地形、纹理数据模型,设计并实现了一个地形数据切片为核心的海量地形、纹理数据的预处理技术,可以减少实时绘制过程中数据的处理时间,减轻计算机的计算负担,提高大规模复杂叁维地理场景加速绘制的效率。(3)在数据的组织与调度策略及其优化方面,提出以场景绘制线程为主线程、数据调度线程为子线程的多线程机制,以提高场景数据的调度效率和场景绘制的流畅性。在此基础上,提出多级缓存和固定内存缓存池策略,减少了内外存间数据调度频率和内存的分配和卸载次数。试验证明,经过该策略和优化处理后,场景的绘制的帧率可以维持在60FPS,而不受数据量的限制。(4)在多屏同步显示技术及其漫游系统设计与实现方面。引入多屏显示技术和Cardial差值方法生成漫游路径,将以上成果在森林景观合成与管理叁维信息系统VisForest上集成,实现了一个基于单机多屏的时序森林场景可视化漫游系统,并在系统中添加实景图片的嵌入播放和叁维地理场景输出功能。该系统在长汀县水土流失治理效果评估演示中得到了应用。
刘波[7]2008年在《大规模城市场景的高效建模及其实时绘制研究》文中提出近年来,快捷高效的大规模叁维城市建模与绘制技术在军事国防、城市规划、数字化文物保护、交通导航、反恐怖活动和游戏数字娱乐等领域的应用需求迅速增长。传统的叁维城市建模方法往往采用交互式几何建模工具软件,但由于城市各类建筑物数目众多,这类方法耗时耗财、效率十分低下。而若仅凭遥感图像,由于缺少地面建筑物的高度数据及侧面纹理图像,建立的城市场景缺乏真实感。本文提出了一种大规模城市场景高效建模及实时绘制的新方法。对于城市场景的建模,我们提出并实现了基于模型模板库的过程式城市建模算法,采用虚实相结合的方法,高效生成大规模城市场景的各种风格建筑及小区布局。在城市场景绘制时,采用基于分页式的场景剔除及场景简化等技术,并考虑气象条件的影响,利用OGRE绘制平台,真实感地实现了大规模复杂城市场景的实时漫游,并实现了雨、雪等气象条件对城市场景的影响,场景平均绘制速度达到20帧/秒。本文第1章介绍了研究选题的背景和意义,回顾了前人的工作和研究现状,简述了本文工作的主要研究内容。本文第2章提出了提出并实现了基于模型模板库的过程式城市建模算法。该算法首先通过建筑物的航拍图及地面拍的图片来分层构建单体建筑物的几何与纹理,从而构建出该城市的建筑模型库;然后通过城市的小区规划图生成小区模板库。结合这些模型模板库,高效地生成大规模城市场景的风格建筑及布局。本文第3章介绍了大规模城市场景的实时绘制。首先简要介绍了OGRE绘制平台;讨论了城市绘制的脚本设计;然后描述了实现城市场景实时绘制的各种技术,如分页式地形管理、场景数据动态装卸载及场景简化及剔除技术等;并讨论了雨雪气象效果的绘制模型,并展示出大规模城市场景实时漫游的各种效果。在论文的最后,作者对本文的研究工作进行了总结,并提出了进一步的研究方向和任务。
于卫东[8]2012年在《叁维地理空间环境重建与绘制技术研究》文中研究说明地理空间环境可视化技术能够在人与数据、人与人之间实现图形图像通信，从而使人们能够充分感知数据中隐含的信息，为发现和理解地理空间情报提供强有力的工具，并通过交互手段改变事件依赖条件，实现推演和预警。本文对基于高分辨率卫星影像的叁维地理空间环境可视化的相关理论及算法进行了研究，重点讨论了海量地形数据的高效组织与管理、大区域地形LOD算法以及虚拟战场环境的建模与可视化等关键技术和算法的原理与实现过程，并利用某边境地区的高分遥感影像和DEM数据构建了战场环境可视化原型系统。论文所作的工作主要有：1．开展地形叁维可视化数据的组织与管理研究，按照一定的数据约束准则，对全球影像和DEM进行数据分层分块，构建了全球多分辨率地形（影像）金字塔模型，并给出了数据瓦片裂分和调度的流程；2．针对大范围矢量数据的实时绘制需求，深入研究了基于四叉树数据结构的多分辨矢量数据的组织与调度技术，构建了基于松散四叉树结构的空间场景金字塔模型，利用该模型实现了地形、影像、矢量数据以及实体模型的统一组织与调度；3．分析大范围地形实时绘制存在的问题与解决方法，对基于四叉树结构的海量地形LOD算法的格网简化标准、层次选择、裂缝消除等关键技术进行研究，实现了海量地形的实时绘制，并利用模板阴影体算法实现了矢量数据的高效、精确绘制；4．讨论虚拟地理空间环境建模与可视化关键技术流程，研究粒子系统、多层天空模型、动态云模型以及海水波动方程等算法，实现了天空、动态云、雨雪、动态海水等环境要素的模拟与可视化；5．集成以上理论研究成果，利用OpenGL叁维图形编程接口，构建了叁维虚拟地理空间环境可视化原型系统，实现了全球海量地形数据和环境要素的实时动态叁维可视化，并给出了部分实验结果。
邱航[9]2010年在《虚拟战场中复杂场景建模与绘制若干关键技术研究》文中进行了进一步梳理虚拟战场以其在军事训练演习中特有的科学性、经济性、直观性等诸多优点,已成为各军事大国进行战略、战术演练的有效途径。逼真是虚拟战场追求的主要目标,然而随着现代战争规模的不断扩大、综合性的不断增强,战场环境日益复杂,从而给虚拟战场场景规模、仿真精度以及交互性能提出了更高的要求。为满足虚拟战场环境的应用需求,本文以虚拟自然环境构建和人工电磁环境表现为出发点,对虚拟战场中大规模地形实时绘制、草地场景建模与动态模拟、叁维云景建模与绘制以及雷达复杂电磁环境叁维表现等几个关键技术进行了深入研究。本文取得的创新研究成果包括:(1)针对虚拟战场中海量地形数据可视化存在的外存开销大、实时绘制困难等问题,提出了一种大规模外存地形实时绘制方法。在预处理阶段,对原始地形数据进行分块处理,并为各分块建立多分辨率层次结构。为降低外存空间消耗,提出了一种块内无冗余数据存储方法。通过引入视锥体裁剪、与视线相关的屏幕误差计算方法提高绘制速度。为满足地形漫游的连续性,提出了一种基于视域扩展的数据预取及调度策略,实现了外存数据的实时调度。实验结果表明,本方法可获得较高的绘制帧速和较好的绘制效果,为面向大数据集的地形实时绘制提供了完整解决方案。(2)针对传统静态方式表现战场环境植被场景的缺陷,提出了一种可变风场作用下草体摆动效果模拟方法,该方法不仅能逼真展现草叶随风摆动的效果,而且能表现风停后草叶振荡回复的自然过程。此外,提出了一种草体碾压效果模拟方法,采用基于GPU的实时碰撞检测算法和受力向量传播机制计算视点近处草叶的受力和形变,通过调整布告板倾斜度模拟中远距离草丛变形,该方法有效解决了传统方法模拟精度差、对碾压物外形存在限制等缺陷,能逼真模拟出战场环境中作战单元与草叶实体的交互。(3)针对叁维云景绘制开销大的问题,提出了一种叁维云景模拟方法。该方法基于耦合映像格子理论模拟云的动态生成;采用一系列球谐基函数及其系数来表示入射光分布,模拟了光在云中的复杂散射过程;利用与球谐函数相结合的频域体绘制方法完成了叁维云景的快速绘制。(4)针对传统二维方式展现战场环境中雷达探测范围的不足,提出了一种基于混合采样的雷达探测范围叁维建模方法。以雷达方程为基础,通过地形分辨率网格确定雷达方位角方向的采样步长,使雷达可视化模型对不同精度地形具有自适应性;以雷达3dB特征点为基础,对雷达俯仰角进行分区域采样,在保证模型外形与雷达特征属性一致的同时有效减少了绘制点的数目。此外,考虑到环境因素对雷达探测范围的影响,基于几何光学遮挡法提出了一种地形遮挡影响下雷达模型修正算法。实验结果证明,该方法不仅速度快,而且能更加真实、直观地表现复杂地形环境下雷达电磁信息。
陆志慧[10]2005年在《大规模虚拟战场环境中海洋场景的建模与绘制技术研究》文中研究表明利用虚拟战场进行军事训练和模拟演习具有临境性、交互性和可重复性等诸多优点，它将成为各军事大国在新时期进行战略、战术模拟作战演练的有效途径。任何虚拟战场都存在一个能够模拟真实世界视景的虚拟作战自然环境，这个自然环境中的事物能够随着战争进程的发展而实时动态变化。海洋场景作为其中的一个重要组成部分，其研究具有重要的学术意义和应用价值。 本文主要研究大规模虚拟战场环境中海洋场景的建模和实时绘制关键技术。主要研究内容包括：高度真实感的深海和浅海海面建模与实时绘制技术，以实时生成具有很强临场感的海洋视景；海面场景中的特效生成技术；大规模虚拟海战场景的实现技术等。本文的主要工作如下： 在对深海海面特点进行研究的基础上，提出了基于缠绕噪声分形面的深海海面建模与实时绘制算法。首先构建了基于Patch的海面网格LOD模型，针对不同分辨率块之间可能出现的T-连接点和裂缝问题，引入了“衔接性模板”来实现不同分辨率块之间的无缝拼接；通过引入不同频率的Perlin噪声来迭加生成噪声分形面，作为海面高度场的激励源，并通过分形面的缠绕来模拟海面；提出了分形面的自映射方法，得到不同时刻的分形序列，从而模拟连续动态变化的海面；在绘制海面光照时，实现了基于GPU的海面网格法向量计算，并采用立体纹理映射技术来模拟海水周围的天空背景，通过线纹理快速查找表来计算得到基于Fresnel定理的太阳光局部反射效果。实验表明，该算法能实时生成具有很高真实感的深海海洋场景。 综合海浪谱模型和Perlin噪声模型的优点，提出了基于海浪谱和噪声分形面混合模型的浅海海面建模与绘制算法。通过对海浪谱模型的分析，提出了波浪方向分布函数的分解模型，根据波浪折射理论，将浅海海面的海浪模型简化为基于海浪频谱的方向波与基于Perlin分形噪声的随机波浪的线性组合。在对海面光照进行渲染时，在深海海面光照绘制的基础上，通过线纹理快速查找表实现了太阳光的折射效果。实验表明，该算法能实时生成真实的浅海海洋场景。 采用快速粒子系统方法，对海面场景中的特效进行了建模与实时绘制。基于动力学和物理学理论建立了战场特效数学模型，根据粒子系统原理，实现了舰船航迹和爆炸水柱等海面特效。另外，为了调试程序方便和快速生成其它场景特效，本文设计和实现了采用通用粒子系统快速生成场景特效的特效模拟器，效果良好。 在研究以上算法的基础上，本文设计和实现了一个大规模虚拟海战环境演示系统，它能实时生成大规模海战和空战演练中的深海、浅海和海洋特效等场景。该演示系统具有很好的实时性和真实感，已通过973专家组中期验收。
参考文献：
[1]. 快速构建逼真叁维虚拟仿真地球场景的若干关键技术研究[D]. 王鹏. 武汉大学. 2015
[2]. 虚拟自然场景建模与绘制关键技术研究[D]. 王海玲. 哈尔滨工程大学. 2013
[3]. 大规模地形的建模与动态绘制技术研究[D]. 廖巍. 中国人民解放军国防科学技术大学. 2002
[4]. 飞行仿真中大规模场景渲染技术的研究与实现[D]. 刘金明. 吉林大学. 2008
[5]. 大规模自然场景建模与绘制[D]. 皮学贤. 国防科学技术大学. 2006
[6]. 叁维地理场景加速绘制的数据组织调度与时序多屏同步漫游技术[D]. 杜云虎. 福州大学. 2013
[7]. 大规模城市场景的高效建模及其实时绘制研究[D]. 刘波. 浙江大学. 2008
[8]. 叁维地理空间环境重建与绘制技术研究[D]. 于卫东. 解放军信息工程大学. 2012
[9]. 虚拟战场中复杂场景建模与绘制若干关键技术研究[D]. 邱航. 电子科技大学. 2010
[10]. 大规模虚拟战场环境中海洋场景的建模与绘制技术研究[D]. 陆志慧. 国防科学技术大学. 2005
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