基于特征提取的地形渲染增强方法

刘思成，蒋志强

（四川大学 计算机学院，四川 成都 610065）

近年来，随着计算机软件与硬件水平的提高，特别是GPU 处理性能的显著提高，在三维地球仿真领域，人们对于数字地形地貌渲染的细节要求越来越高。在地形仿真中，通常采用高精细度的数字高程模型（Digital Elevation Model）结合卫星影像贴图的方法对地球进行仿真，精度越高的卫星贴图与数字高程越能提高最终的渲染效果。然而，高清卫星影像贴图需求的存储空间极大，加载高清的卫星影像对计算机硬件有更高的要求，高精度的影像卫片以TB 为存储单位，过于精细的影像卫片在加载速度、实时性上难以满足三维仿真场景的需求。此外，通过数字高程模型和卫星影像组合的方式所展示的地形地貌无法清晰、准确地呈现，如山脊、山谷等复杂的地貌，损失相关地形细节。在进行地形地貌相关方面的研究时，多数研究重点放在数字高程的加载以及地形的曲面细分，例如王宇等[1]提出加载地形的细化算法。此外通常采用地形晕渲技术对地理特征进行提取，然后进行着色处理，例如胡丹丹等[2]提出的数字地貌晕渲的特征增强。但上述方法通常对于三维地形的实际渲染效果提升有限，特别是在数字高程与卫星影像贴图结合时难以清晰直观地展示地势的起伏。

为此本文提出了一种基于提取地形特征的地形增强方法。通过特征提取算法实时提取出山脊、山谷等地貌特征，再通过着色器结合实时光照与法线在原有卫星影像基础上进行融合，从而达到以较小的性能代价来增强地形地貌特征的效果，使得地形更加具有层次感，保留更多的地形细节。……