论文摘要：平行轮廓线重构三维形体的研究与应用

分布式交互仿真中，陆地、海洋、大气、太空、声音以及电磁这些元素组成的综合环境，其可视化表现是虚拟现实以及仿真领域研究的重要内容。其中，多样性环境数据的综合表现问题以及对大规模数据进行高效准确可视化的问题是综合环境可视化研究中的主要内容。本文以国家十五“863”课题“分布式虚拟环境”为背景，通过对基于平行轮廓线重构三维形体进行研究和应用为综合环境中的可视化问题提供解决方案，其主要包括三部分内容：体数据生成、等值面构造和存储以及基于平行轮廓线的三维形体构造工具的设计与实现。在基于轮廓线的体数据生成中，本文利用了一种基于轮廓线包围矩形的多层次采样网格来剔除采样点的冗余计算以提高体数据构造效率；同时针对几种常用的场函数/距离函数进行比较和分析，给出了一种具有一定适用范围的距离函数求解方法，通过提高距离函数的计算效率加快体数据的构造。在等值面构造过程中，论文主要围绕Marching Cubes算法展开论述，首先对传统的Marching Cubes算法进行了描述，针对几种典型的改进算法进行了实验和分析比较；然后，为了解决综合环境可视化中数据类型多样性的问题，论文以等值面存储为出发点，给出了层次链表和以体元为基本单元存储等值面的方法，并结合几种典型算法进行了实现；最后本文利用层次链表、空间八叉树划分以及Morton编码的方法对等值面进行存储，为大规模等值面的绘制提供了用于空间划分的信息。本文还构造了一个基于平行轮廓线数据和空间体数据的三维形体建模工具，利用该工具进行实际建模对论文采用的算法进行了验证和分析。