OpenGL可视化地形

在计算机图形学领域，三维可视化是其中一个重要的方面，并且逐渐成为计算机图形学领域的热点问题。许多研究人员已经进行了大量的卓有成效的研究，并有许多成熟的技术在各个领域中有着广泛的应用价值和广阔的应用前景。三维地形可视化技术是三维地理信息系统重要研究内容，它可以直观、真实地表达地形的三维信息以及综合特征。随着科学技术的发展，三维地形可视化技术已逐渐成为当前对海岸港口、内河航道等进行泥沙淤积、河床演变分析研究的前言及主要手段，也是快速，及时再现地形三维信息及综合分析的有效途径。 HM000001
本文首先论述了基于OpenGL的三维地形可视化的相关理论、技术和方法，并以此为基础，制定了水下地形三维可视化系统的设计方案。以VC++6.0和OpenGL为开发工具，根据不规则的点数据进行采样，主要采用距离加权算法生成规则的格网数据，在场景中使用纹理映射技术，雾化效果，使图像具有真实感，并通过键盘对实现地形进行查看，主要实现其水平方向的移动，地形高度的查看以及地形高程的放大，实现了三维地形可视化。
关键词：  可视化；VC++；OpenGL；三维地形
  In the field of computer graphics,3D visualization is one of the importent aspects,and has become a hot issue in computer graphics.Many researchers have done a lot of fruitful research,and there are many mature technology in various fields has wide application value and broad application prospects. 3D terrain visualization technique is three-dimensional geographic information system important research, it can be intuitive, a true expression of the three-dimensional topographical information and integrated features. With the development of science and technology, three-dimensional terrain visualization technology has gradually become the port on the coast, inland waterways, etc. sedimentation, Fluvial the foreword and the primary means of research, but also rapid, timely and comprehensive information reproducing three-dimensional topographical analysis of effective pathway.
    This paper first discusses the OpenGL-based 3D terrain visualization theories, techniques and methods, and on this basis, developed a three-dimensional underwater terrain visualization system design. In VC + +6.0 and OpenGL development tools, according to the irregular sampling point data, mainly using distance-weighted algorithm to generate regular grid data, in the scene using texture mapping technology, atomization effect, so that a realistic picture, and through the realization of the keyboard to view the terrain, the main achievement of its horizontal movement, terrain height and terrain elevation view enlarged to achieve a three-dimensional terrain visualization.
Key words:  Visualization; VC + +; OpenGL; dimensional terrain
1.2  课题内容
本系统根据水下地形采样点数据，运用作为三维图形技术标准的OpenGL技术在Visual C++6.0平台上实现了水下地形的三维可视化。系统主要完成内容如下：
?对地形数据进行读取并进行简单的分析 查看完整请+Q:351916072获取
?根据读取的地形采样点数据，对地形数据进行格式化，主要是对地形数据进行平移变换，并采用距离加权算法，生成规则的格网点数据
?采用方形格网和三角格网来进行地形的绘制，可通过键盘R实现绘制模式的切换
?在场景中使用键盘ASWD小键盘的上下左右键盘实现对地形的查看，主要实现对其水平方向的移动。通过键盘L实现地形高度查看，键盘K实现地形高程的放大，可以更好的查看地形
?利用纹理技术实现三维场景的显示，通过键盘F增加雾化的效果，更好地查看三维地形
第二章  系统开发相关技术的介绍2.1 OpenGL编程介绍
OpenGL的英文全称是“Open Graphics Library”，翻译成中文就是“开放图形库”。它不仅为程序员提供了一个图形硬件接口，也是一个功能强大，调用方便的3D图形函数库。OpenGL适用于从普通PC到大型图形工作站等各种计算机体系结构，并且与各种主流的计算机兼容，是当今占主导地位的跨平台专业3D图形应用开发包。
OpenGL作为一个性能优越的图形应用程序接口，适用于广泛的计算机环境。他目前已成为三维图形开发标准，是从事三维图形开发工作的技术人员必须掌握的开发工具。OpenGL具有以下优点：
（1）图形质量好，性能高
无论是三维动画，CAD还是视觉模拟，可视化计算都利用了OpenGL的高图形质量、高性能的特点。这个特点使得程序开发人员在娱乐、医学和虚拟现实等领域创造和显示出了难以想象的2D和3D图形。
（2）工业标准
OpenGL ARB作为独立的联合委员会，制定规范文档。随着工业厂商的支持，OpenGL成为唯一开放的，独立的供应商、跨平台的图形标准。
（3）稳定性
OpenGL运用C语言作为编程语言，他能够在各种平台上运行，而且OpenGL高版本兼容低版本，保证了已经开发的应用程序不会失效。
（4）可移植性和可靠性
利用OpenGL开发图形软件时，只要硬件支持OpenGL API标准就能运用OpenGL API。只要厂商提供OpenGL扩展，程序员利用OpenGL编程时就可以轻松实现OpenGL硬件特有的功能，也可以添加新的算法特性。
（5）可扩展性
OpenGL是低级的图形API，具有充分的可扩展性。许多OpenGL开发商在OpenGL核心技术规范的基础上，增强了许多图形绘制功能，从而使OpenGL能紧跟新硬件的发展和计算机图形绘制算法的发展。
OpenGL是国际上公认的3D图形标准，他不仅加速了3D图形技术的开发，而且使应用程序可移植性更好。
图2.1为OpenGL构造三维地形流程图
目 录
摘要    I
ABSTRACT    II
第1章  绪论    1
1.1 课题背景    1
1.2 课题内容    2
第2章  系统开发相关技术的介绍    3
2.1 OpenGL编程介绍    3
2.2 纹理技术介绍    4
2.3 相关几何与线性代数理论    5
2.3.1 OpenGL中的坐标系统    5
2.3.2 矩阵运算    6
第3章  系统分析与设计    8
3.1 系统要求    8
3.2 开发设计思想    8
3.3 可行性分析    9
第4章  系统模块设计与实现    10
4.1 基本窗口的实现    10
4.2 数据处理    11
4.3 地形构造与天空盒    13
4.4 纹理映射    17
4.5 雾化效果    20
4.5.1 雾化效果的产生原理    21
4.5.2 雾的属性    21
    4.6  视点控制.....24
    4.7  字体的实现...26
第5章  系统维护和改进    28
5.1 运行维护    28
5.2 系统改进和提高    28
参考文献    29
致谢    30
附图、附录    31
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