海场景的建模与实时绘制研究

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1、ADissertationSubmittedtoZhejiangUnivers。fortheDegreeofUnlvers1tYMasterofEngineering⑧TITLE：丛Q亟金呈主垒g垒望鱼基金垒里二主至堡金RenderingofOceanScenesAuthor：Supervisor：Subject：gQ堡卫坠主叟!△卫卫!i曼垒主iQ旦l皇竺h望Q!QgYCollege：堡Q堡乜堕主皇!墨垒i金旦垒皇鱼!金鱼b旦Q!QgYSubmittedDate：丛垒!堡垒：圣Q!垒浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导

2、师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得浙江太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解浙婆拦有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙堑拦可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(

3、保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日浙江大学硕士学位论文摘要海场景建模与实时绘制研究的进展在军事国防、航海仿真、国土勘探、影视特技及游戏制作等数字娱乐领域有着广泛的应用价值。但现有海场景建模与绘制研究大多集中在海面之上，对水下目标场景的建模与快速绘制的工作较为少见；另外在海面场景上，对冰雪等气象条件下海上景象的真实感模拟也较为少见，而这是地球上较高纬度海域常见的景象。为此，本文提出了新的海场景的建模与实时绘制的研究方法，主要研究海面水下场景以及海上冰山场景这两个方面的建模与绘制。在水下场景建

4、模与绘制方面，首先通过高动态范围扩展和高斯模糊滤去噪法对原始声纳数据预处理，以自适应二值化阈值选取实现水体和海底地层的分离；然后通过综合梯度方向导数及体数据直方图的优化设计生成传递函数，实现了水下场景声纳三维体数据的可视化；为检测水中可疑目标，采用了MarchingCube算法与曲面细分相结合的方法，利用GPU加速实现了目标表面提取及细节增强效果的交互分析绘制。在海上冰山场景建模与绘制方面，针对半透明冰山的特点，提出了一种新的全局次表面散射模型进行建模，该模型考虑了局部、全局多散射及次表面单散射的机制，能更为精细地刻画冰山中光源的传输机制；为改进以往

5、屏幕空间绘制算法存在不精确采样的问题，提出了一种基于光源视角信息的模型空间采样屏幕空间绘制方法，采用了曲面第二微分形式分析确定了局部多散射的有效范围，并考虑表面的较强的次表面单散射效果，采用GPU加速技术实现了海上冰山场景真实感的实时绘制。在论文的最后，作者对本文的工作进行了总结，并提出了进一步研究的方向。关键词：自然场景模拟，海场景真实感建模，实时绘制，水下场景，声纳体数据可视化，GPU加速，海上冰山场景，次表面散射浙江大学硕士学位论文AbstractTheresearchofrenderingandmodelingOceanrelatedScen

6、ehaswideapplicationsinmilitaryindustry,navigatingsimulation，resourceexplorationanddigitalentertainmentfieldssuchasmoviesandcomputergames．Theexistingmethodsputtoomuchattentiononscenesaboveseas，whilemodelingandrenderingunderseaarerare．Besides，therearefewrealisticsimulationsofOcea

7、nSceneunderfrozenweatherconditionslikesnowandstormonthesea,whereasthesearecommoninhi。ghlatitude．Therefore，weproposedanewmethodforrenderingandmodelingOceanScene．wefocusedonthemodelingandreal—timerenderingofthesceneundersea,aswellastheicebergabovesea．Toreal—timerendertheunderseas

8、cene，firstly,wepreprocessedthedatabyenlargingthedynami