基于图像处理单元的古建筑构件快速绘制Fast rendering technique of ancient architecture components based on GPU
黄明,张建广,付昕乐,杨芳,郭明
摘要(Abstract):
针对大规模古建筑三维模型场景渲染效率低的问题,该文提出了一种基于图像处理单元(GPU)的古建筑构件快速绘制的方法:根据复杂古建筑可分解为若干建筑构件的构造特点,把构件作为建模与绘制单元,以具有可编程的DirectX 11作为三维图形引擎,通过GPU物理层的曲面细分技术,实现旋转体建筑构件的精细表达;利用实例化技术,通过一次性创建构件几何缓存,实现大规模三维场景中重复建筑对象的高速绘制。实验结果表明:对于复杂古建筑物的大数据绘制,该方法与传统的CPU渲染方法相比,在渲染速度、可视化效果、大数据承载能力方面都具有显著的优势。
关键词(KeyWords): 古建筑构件;GPU;曲面细分;实例化技术
基金项目(Foundation): 国家测绘地理信息局公益性行业科研专项(201512009);; 国家地理信息局科技计划项目(2013CH-15);; “973”项目(2012CB725301);; 国家自然科学基金项目(41301429);; 北京市教育委员会科技计划一般项目(2016子项目49)
作者(Author): 黄明,张建广,付昕乐,杨芳,郭明
DOI: 10.16251/j.cnki.1009-2307.2016.05.024
参考文献(References):
- [1]王瑞,赵卫东.中国古建筑三维构件库设计研究[J].计算机与现代化,2011(1):70-72.
- [2]奚雪峰,班建民,陆悠,等.一个面向基坑工程领域的三维仿真模型构件库[J].系统仿真学报,2012,24(1):76-80.
- [3]丁延辉,邱冬炜,王凤利,等.基于地面三维激光扫描数据的建筑物三维模型重建[J].测绘通报,2010(3):55-57.
- [4]龚俊,朱庆,章汉武,等.基于R树索引的三维场景细节层次自适应控制方法[J].测绘学报,2011,40(4):531-534.
- [5]TURRINI C,LACOMBE O,ROURE F.Present-day 3D structural model of the po valley basin,northern Italy[J].Marine and Petroleum Geology,2014(56):266-289.
- [6]TOMAS A M,ERIC H.Realtime rend-ering[M].3rd ed.USA:A K Peters,2008.
- [7]王茹,孙卫新,张祥.基于BIM的明清古建筑建模系统实现方法[J].东华大学学报:自然科学版,2013,39(4):421-426.
- [8]FRANK D L.Introduction to 3D game programming with DirectX 11[M].USA:Mercury Learning&Informati-on,2012.
- [9]张远翼,张鹰,陈晓娟.三维激光扫描技术在古建筑测绘中的关键技术研究[J].建筑学报,2013(10):29-33.
- [10]李胜,黄鑫,汪国平.基于GPU的视点相关自适应细分[J].计算机辅助设计与图形学学报,2007,19(4):409-414.
- [11]FLOATER,MICHAEL S.The approximation order of four-point interpolatory curve subdivision[J].Journal of Computational and Applied Mathematics,2011(4):476-481.
- [12]廖小辉.李燕.胡云世.等.古建筑保护测绘方法的研究[J].测绘通报,2008(12):45-46.
- [13]Microsoft Corporation.DirectX 11SDK[R].USA:Microsoft Corporation,2010.
- [14]沈蔚,王林,王崇倡,等.基于LIDAR数据的建筑三维重建[J].辽宁工程技术大学学报:自然科学版,2011,30(3):373-377.
- [15]王婉,谢步瀛.古建筑保护中参数化建模及仿真系统的研究[J].华中科技大学学报:城市科学版,2008(3):121-123.