三维地形交互式编辑

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1、三维地形交互式编辑1中点移位细分1.1细分方法海拔栅格数据是具有细节特征和统计自相似特性的分形曲面。细节特征通过随机来获得，而表面属性控制由细分方法和递归插值算法来把握。海拔栅格一般用于地表网格、云彩和岩石等纹理图像生成，凹凸纹理计算和几何纹理生成等多个用途。随机表面的细分方法可以用于任意网格，但一般主要以三角网和四边形网为主，四边形网在很多应用中较为方便。三角高度网格和四边形高度网格1三角网的随机中点移位方法对正常三角形（三条边的比值位于一定范围内）和狭长三角形，或者对于较长边或边上细分方法和三角形中心点分割算法。使用边遍历算

2、法，先处理所有边的细分，之后按照三角形遍历并根据该三角形的细分点确定连线方式。基于边的细分方法基于内点的细分方法只使用内点的细分会产生狭长三角形。2四边形网的随机中点移位方法对于狭长四边形，可以使用边分割方法将其分成两个四边形。也可以使用先用square数据生成diamond数据，之后再用diamond数据生成square数据。Ø建立在等距四边形网格上的随机中点移位海拔栅格。Ø建立在任意尺寸上的四边形网格的随机非中点移位海拔栅格。非中点移位是使用目标网格间距控制细分的自适应递归控制算法。原则上可以按单步或两步进行任意中间位置的分

3、割，并按照双线性插值求取平均高度和随机数范围。3任意网格的随机中点移位方法凹多边形和带有空洞的多边形依据顶点划分为凸多边形或三角形。对凸多边形的几何中心点按照平均法向进行限定随机移位。接着在多边形边界上选择边创建分点，此时要相应地处理邻接的另一个多边形并使用该点为边上分点。或使用多边形的现有顶点，则不需要考虑相邻多边形。使用最多的是任意三角剖分或四边形剖分表面或实体，被划分的边必须双侧翼（无向前或向后翼）和长边，中点位于边的中点，平局高程是线的平均法向上含两翼各点的均值，并在该向量上进行随机位移处理。不规则石头可以用此方法建模。

4、4具备自拼接特性的规范四边形网的随机中点移位方法规范四边形网是具有形如的四边形网格。考虑到计算速度和非重复的表面规模，一般可选用256×256栅格。为了能较好的进行自拼贴，右侧和下侧边界的坐标分量为256整数倍的坐标分量值将回绕到0坐标分量值。1.2种子网格的产生1由跨距span构造M0×N0阵列初值，可选用行列序或层序安排随机数使用的顺序格局，并且一般要求span是和的公因子。随机种子网格各点的随机值大小和式样受随机数种子srand以及随机数范围lrand和hrand限定。由于计算机所使用的随机数都是伪随机数，因此可以使用不同

5、的随机数模型，如：随机数种子模型1：模型2：，此时使用的参数和随机值均为整数。模型3：混沌映射模型。。。假设随机数范围为（0,1），则每点的高程。2由任意图像的小尺寸灰度图（可经采样、马赛克或变换处理）转换为高度栅格。该方法的好处是可以选择性使用图像的某种特征作为高度网格的基本式样。3由重叠IFS或可加入某种随机性所产生的低分辨率分形集作为初始种子网格。4由随机生长方法获取（在0平面上由一个或多个种子点，按指定的生长法则产生）。此时为任意网格（低分辨率或高分辨率），为了能进行自适应细分，需要建立光栅格式。5由经颜色表转义的混沌图

6、形的灰度图像转化为高程图给出。6由随机几何图形与颜色叠加方法合成。7用连续随机叠加的方法。8用数学曲面法（包括样条曲面）。种子网格可以与目标网格具有相同的尺寸。可以对种子栅格数据进行编辑，也可以对目标栅格数据进行编辑。通过对种子栅格的编辑，可以把握地形数据的基本式样。1.3细分模型细分一般是在种子网格的基础上进行，也可以回退到高层（废弃部分数据）。1随机中点移位方法将随机数范围与粗糙度因子相结合：，其中k是细分层次。对细分的结果按照将目标网格数据调整到～之间。可选择平滑处理，使表面接近常规的丘陵地形式样。也可选择增加目标网格最低

7、限制，可形成大面积平整区域的地形特征。2表面插值或光滑细分方法使用三线性、三立方插值，切角等方法在种子网格的基础上形成平滑表面。1.4高度变换1高程映射方法：区间（-128,127）上的连续映射上的自映射：上的自映射上的自映射三角函数上的自映射：上的自映射：上的自映射：2离散自映射（即上的一个置换，也可以映射到的一个子集上）3颜色表转换（即将高程值作为颜色索引，并通过颜色表将对应的颜色转换为灰度值，即高度）4其它方法（如油画处理、矩阵变换等）2海拔栅格的编辑方法移位面编辑（细化后的曲面）：按粗网格、均衡曲线、随机表格数据、细分算

8、法和插值方法控制的曲面。移位面的作用是为表面构造细致的几何纹理。基础面编辑（0～32767）：使用不同大小的指数面顶曲面按微量堆积和挖掘的方法进行编辑（初值为0）。基础面的作用是构造任意形状地形（如岩洞等）的粗网格面。将移位面和基础面进行叠加而得到最终的栅格。图