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虚拟现实技术在军事模拟中的应用案例虚拟现实（Virtual Reality, VR）技术作为一种基于计算机生成的多媒体技术，能够模拟真实世界，并为用户提供沉浸式的体验。
这项技术的出现已为军事领域带来了一系列的创新。
军事模拟是军事训练中重要的一环，而虚拟现实技术的引入使得军事模拟能够更为真实、全面地反映实战场景，提高训练效果，减少训练成本，同时减少潜在的伤害风险。
本文将介绍虚拟现实技术在军事模拟中的几个应用案例。
首先，虚拟现实技术在军事航空模拟中的应用。
在飞行模拟训练中，飞行员需要掌握复杂的飞行技巧和战术策略。
传统的飞行模拟器使用屏幕和操纵杆等设备进行模拟，而虚拟现实技术则提供了更为逼真的体验。
通过具备运动捕捉功能的头盔和手柄，飞行员可以在虚拟环境中体验真实的飞行过程，感受到真实的速度和飞行动作。
此外，虚拟现实技术还可以模拟多种气候和环境条件，如恶劣天气、敌方飞行器的干扰等，让飞行员在虚拟环境下接受更为全面的飞行训练。
其次，虚拟现实技术在步战模拟中的应用。
步战模拟是军队中重要的训练环节，虚拟现实技术在这一领域中发挥了重要作用。
通过穿戴虚拟现实头盔和战术马甲，士兵可以在虚拟环境中进行实战模拟，感受到真实的战斗场景。
虚拟现实技术可以准确还原现实中的地形地貌，并模拟实战中的各种战术技巧，如战术编队、隐蔽行动、火力支援等。
士兵们可以进行团队配合训练，模拟各种战场情况下的应对策略，提高实战能力。
再次，虚拟现实技术在军事装备装填模拟中的应用。
装填是军事装备操作中重要的一环，准确的装填速度和操作技巧对战斗效果至关重要。
虚拟现实技术能够提供高度真实的装填模拟训练环境，通过模拟各种装填场景，让士兵进行反复练习以提高操作熟练度。
虚拟现实头盔和手柄可以精确捕捉士兵的动作，根据士兵的操作行动反馈相应结果，使得训练更加真实，提高士兵的装填技能水平。
最后，虚拟现实技术在战术训练中的应用。
战术训练是军事训练中至关重要的一部分，而虚拟现实技术可以提供更为真实的战术训练环境。
利用虚拟现实技术进行模拟实战训练的方法虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术已经成为军事训练领域的一种重要工具。
它能够提供逼真的沉浸式体验，帮助训练人员在安全的环境中进行高水平的实战模拟训练。
在新时代的战争背景下，利用虚拟现实技术进行模拟实战训练是培养优秀军事人才、提高作战能力的重要手段。
首先，虚拟现实技术能够提供高度真实的战场环境。
通过虚拟现实设备，训练人员可以进入一个虚拟世界，身临其境地感受到战场上的各种情境。
训练人员可以通过佩戴头戴式显示器和手套等设备，观察和感觉环境中的各种元素，包括地形、气候、声音等等。
这种全方位的沉浸式体验，使训练人员能够更真实地感受到战场上的压力和挑战，提高其决策能力和反应速度。
其次，虚拟现实技术使得模拟实战训练更加灵活和可定制化。
通过虚拟现实系统的调整，训练人员可以根据需要进行个性化的训练。
可以根据不同的环境、任务和角色进行模拟实战训练，降低了实战训练的时间和成本。
这种灵活性使得训练人员可以在虚拟环境中进行多次重复训练，通过不断调整和改进，提高整体的训练效果。
虚拟现实技术还可以提供多种战斗场景和情景模拟。
模拟实战训练可以覆盖不同的作战场景，如密林、城市、山地、水下等。
训练人员可以在虚拟环境中面对各种实战任务和挑战，例如战术安排、敌情侦查、武器使用和危机决策等。
通过不同场景的模拟，训练人员可以掌握应对各种情景的技巧和策略，增强实战能力和应变能力。
此外，虚拟现实技术还可以提供实时反馈和评估。
通过虚拟现实系统的设定，训练人员可以即时获得反馈，了解自己的表现并纠正错误。
虚拟环境中可以记录和分析训练人员的行为和动作，可以评估其决策能力、团队合作和反应速度等。
这种实时的反馈和评估可以帮助训练人员了解自己的不足，以便进行针对性的训练和提高。
然而，虚拟现实技术的应用仍然面临一些挑战。
首先，虚拟现实技术的硬件设备和系统成本较高，需要大量的投资。
其次，虚拟现实技术的推广和普及仍然存在一定的困难，需要训练人员适应和接受新的训练方式。
如何在虚拟现实环境中创建真实感的自然景观在现代科技迅猛发展的浪潮中，虚拟现实（VR）技术作为一种前沿的创新形式，正越来越多地应用于生活和娱乐领域。
对于那些热爱大自然的人来说，如何在虚拟现实环境中创造出真实感的自然景观是一个激动人心的挑战。
本文将探讨如何利用虚拟现实技术在数字世界中再现大自然的美丽景观。
在创建真实感的自然景观之前，我们首先需要了解虚拟现实技术的基本原理和工作方式。
虚拟现实是一种模拟人类感官系统的数字化技术，它通过头戴式显示器、手柄等设备，将用户带入一个由计算机生成的虚拟环境中。
为了创造出真实感的自然景观，我们需要在虚拟场景中考虑以下几个关键因素。
首先，高质量的图形和动画是创建真实感的自然景观的基础。
利用先进的计算机图形技术和模拟物理效果的算法，虚拟现实开发者可以创造出逼真的山脉、森林、河流和其他自然景观。
这需要精确的数据采集、纹理映射和光照处理，以便在虚拟现实环境中呈现出真实的自然元素。
其次，声音的模拟也是营造真实感的关键因素之一。
自然景观的真实感不仅仅来自于画面，还来源于环境中自然声音的存在。
通过使用3D环绕声技术，虚拟现实可以实现声音的定位和空间感，使用户能够感受到鸟鸣、风声和流水声等细节。
这需要精心设计的音频处理和适当放置的扬声器系统，以在虚拟现实环境中创造出恰如其分的环境声音。
此外，交互性和身临其境感对于创造真实感的自然景观至关重要。
传统的虚拟现实设备通常只能提供视觉和听觉上的体验，但随着技术的进步，越来越多的设备开始引入触觉和运动控制功能。
例如，能够感知用户动作和触摸反馈的手套和控制器，可以让用户在虚拟世界中与自然景观进行互动。
这些交互性的加强，使用户能够在虚拟环境中感受到真实的触感和身临其境的感觉。
此外，再现自然景观还应考虑到人类感官对于自然元素的特殊反应。
例如，人类对于颜色的敏感度和对于光照的感知，都可以影响到用户在虚拟现实环境中的感受。
因此，在创造虚拟自然景观时，精确模拟真实的光照和色彩表现是至关重要的。
ARCSCENE三维GIS虚拟现实可视化制作教程ARCSCENE是一种功能强大的三维GIS软件，它可以帮助用户将现实世界的地理信息制作成虚拟现实的可视化效果。
下面是一份关于如何使用ARCSCENE进行三维GIS虚拟现实可视化制作的教程，帮助初学者了解基本的操作步骤。
第一步：数据准备第二步：打开ARCSCENE软件在你的电脑上打开ARCSCENE软件。
如果你已经安装了ARCSCENE软件，可以直接点击桌面上的程序图标打开软件。
第三步：导入地理信息数据从菜单栏中选择“文件”，然后选择“导入”选项。
在弹出的对话框中，选择要导入的地理信息数据文件，然后点击“打开”按钮。
ARCSCENE会将数据导入到软件中。
第四步：创建场景在导入地理信息数据后，需要创建一个场景来展示数据。
在菜单栏中选择“场景”选项，然后选择“新建场景”。
在弹出的对话框中，设置场景的名称、坐标系统、单位等参数，然后点击“确定”按钮。
第五步：调整视角在创建场景后，你可以通过鼠标操作来调整视角。
在左上方的工具栏中选择“三维漫游”工具，然后通过拖动鼠标来改变视角。
也可以使用键盘上的方向键来调整视角。
第六步：添加图层在菜单栏中选择“插入”选项，然后选择“添加数据”。
在弹出的对话框中，选择要添加的图层文件，然后点击“打开”按钮。
添加的图层将会在场景中显示出来。
第七步：设置图层属性在添加图层后，需要对图层进行一些属性设置。
通过右键点击图层名称，在弹出的菜单中选择“属性”选项。
在弹出的对话框中，你可以设置图层的颜色、透明度、阴影等属性。
第八步：添加效果除了基本的图层显示外，你还可以添加一些效果来提升可视化效果。
通过菜单栏中的“效果”选项，可以添加光照、阴影、雾效等。
点击“效果”选项后，弹出一个对话框，你可以在其中选择并设置各种效果。
第九步：保存和导出这里仅仅是一个简单的ARCSCENE三维GIS虚拟现实可视化制作教程，帮助初学者快速入门。
实际操作过程中可能会遇到更多的问题和挑战，建议多加练习和尝试，深入了解软件的各种功能和工具，以便能够更好地运用ARCSCENE进行三维GIS虚拟现实可视化制作。
工程地质勘察虚拟仿真方案一、引言工程地质勘察是工程建设前不可或缺的一项重要环节，它通过对地质条件的综合勘察和分析，为工程建设提供了必要的地质信息和技术支持。
随着信息技术的不断发展，虚拟仿真技术在工程地质勘察中的应用越来越普遍。
虚拟仿真技术能够通过数字模型的方式还原实际场景，模拟地质勘察的整个流程，大大提高了勘察的效率和准确性。
本文旨在针对工程地质勘察的特点，提出一套应用虚拟仿真技术的方案，帮助工程师更好地进行地质勘察工作。
二、虚拟仿真技术在工程地质勘察中的应用虚拟仿真技术是指利用计算机技术模拟实际场景，通过数字模型来模拟地质勘察的整个流程。
在工程地质勘察中，虚拟仿真技术可以应用于以下几个方面：1. 地质勘察模拟：利用虚拟仿真技术，可以模拟实际的地质勘察过程，如地质勘察人员在野外勘察现场进行工作，对地质条件进行详细的调查和分析。
通过虚拟仿真技术，可以还原实际的地质勘察场景，帮助工程师更好地理解地质条件，并制定相应的工程设计方案。
2. 地质勘察数据可视化：通过虚拟仿真技术，可以将地质勘察所得的数据进行可视化处理，将地质条件以三维图像的形式呈现出来，使工程师能够直观地了解地质情况。
3. 地质风险评估：虚拟仿真技术可以帮助工程师对地质风险进行评估，通过模拟地质条件的不同情况，预测可能的地质灾害发生概率，提前采取相应的预防措施。
4. 工程设计方案优化：通过虚拟仿真技术，可以在不同地质条件下对工程设计方案进行模拟和优化，找到最合适的工程方案。
以上几个方面展示了虚拟仿真技术在工程地质勘察中的应用潜力，接下来将提出一套具体的工程地质勘察虚拟仿真方案。
三、工程地质勘察虚拟仿真方案基于虚拟仿真技术的应用，在工程地质勘察中，可以采用以下具体方案：1. 地质勘察过程模拟a. 制作真实场景的虚拟模型：首先，通过现场测量和地质勘察数据，制作真实场景的地质勘察虚拟模型，包括地质结构、土层分布、地下水情况等。
b. 野外勘察模拟：在虚拟环境中，模拟地质勘察人员在野外进行地质勘察的整个过程，包括现场测量、取样、数据记录等，帮助工程师了解实际勘察的工作流程和需求。
虚拟现实技术在视景仿真系统中的应用
视景仿真系统是虚拟现实技术应用于军事、航空、航天等领域的重要应用之一，其主要目的是为了训练和模拟实际场景下的操作过程，以提高实际工作中的准确性和效率。
因此，视景仿真系统需要具备高度真实、交互性、易定制等特点，而虚拟现实技术可以满足这些需求。
在视景仿真系统中，虚拟现实技术的应用主要包括以下方面：
1. 场景建模：使用虚拟现实技术可以对实际场景进行三维建模，包括地形、建筑、道路、植被等元素，使仿真环境更加真实。
2. 空间追踪：通过使用虚拟现实技术中的空间追踪技术，可以对用户进行移动和位置跟踪，从而实现身临其境的感受。
3. 互动反馈：通过虚拟现实技术中的反馈技术，如声音、触觉等，让用户感知到虚拟环境中的反馈信息，增强实战训练效果。
4. 头戴显示设备：使用头戴式显示设备，可以将虚拟环境直接呈现在用户眼前，提高用户交互体验。
5. 多人合作：虚拟现实技术可以支持多人同时在虚拟环境中进行操作，增强团队合作能力。
总之，虚拟现实技术在视景仿真系统中的应用，可以模拟真实场景下的操作过程，达到训练和研究的目的，有助于提高军事、航空、航天等领域的实际工作效率。
模拟地原理引言模拟地是一种用于模拟真实地理环境的技术，它可以在虚拟环境中模拟出具体地理位置的地形、地貌、地物等特征。
模拟地的原理主要包括高程数据获取与处理、纹理贴图、光照模拟和物理模拟等多个方面。
本文将介绍模拟地的原理及其应用领域。
一、高程数据获取与处理模拟地的首要任务是获取真实地理环境的高程数据，以构建虚拟地形。
高程数据可以通过多种方式获取，例如使用航空摄影、遥感技术或激光雷达等。
获取到的高程数据需要进行处理，包括数据预处理、滤波处理和插值处理等，以保证数据的精度和连续性。
二、纹理贴图纹理贴图是为虚拟地形添加真实的地表纹理，使其更加逼真。
纹理贴图可以通过采集真实地表纹理图像，或者使用计算机生成的纹理图像。
在纹理贴图过程中，需要将纹理图像映射到地形模型上，并进行纹理坐标的映射和纹理贴图的渲染。
三、光照模拟光照模拟是模拟地中的一个重要环节，它可以模拟出真实地形在不同光照条件下的反射和折射效果。
光照模拟需要考虑光源的位置、光照的方向和强度等因素，通过计算光线的传播和交互，得到真实地形的光照效果。
四、物理模拟物理模拟是模拟地中的另一个重要部分，它可以模拟出真实地形上的物理现象和自然环境。
物理模拟涉及到地形的变形、水流的模拟、植被的生长等多个方面。
通过物理模拟，可以使虚拟地形更加真实和逼真。
应用领域模拟地技术在多个领域都有广泛的应用。
首先，在地理信息系统领域，模拟地可以用于构建虚拟地理环境，用于地理分析、规划和决策支持等。
其次，在地质勘探和资源开发领域，模拟地可以用于模拟地质构造和地下资源的分布，为勘探和开发提供参考。
此外，在城市规划和建筑设计领域，模拟地可以用于模拟城市的地形和地貌，为规划和设计提供依据。
还有，在游戏和虚拟现实领域，模拟地可以用于构建逼真的虚拟环境，提供更加沉浸式的体验。
总结模拟地是一种模拟真实地理环境的技术，它可以通过获取和处理高程数据、纹理贴图、光照模拟和物理模拟等手段，构建出逼真的虚拟地形。
ue 地形实现方法地形实现方法是指在计算机图形学中，如何将三维场景中的地形信息表示出来并渲染到屏幕中。
地形表示了一个场景的地理环境，包括山脉、河流、湖泊、森林等自然地貌。
在游戏、虚拟现实、仿真等领域中，地形的逼真度对于提高用户体验和增加场景真实感非常重要。
地形实现方法可以分为两种：高度图法和网格法。
一、高度图法高度图法是最常用的地形实现方法之一。
它通过使用一个高度图来描述地面的高度信息。
高度图可以是一个灰度图像，其中每个像素的亮度表示该点的高度值。
比如，亮的区域代表较高的山脉，暗的区域代表低洼的平原。
具体的实现步骤如下：1.获取高度数据：可以使用数字地形数据、卫星数据、激光扫描数据等来获得地形的高度信息。
2.将高度数据转换为高度图：将获取到的高度数据转换为灰度图像，其中像素的亮度对应高度值。
3.生成地形模型：根据高度图生成地形模型，可以使用三角网格、四边形网格等几何结构来表示地形。
优点：-通过高度图可以快速生成地形，计算代价较低。
-简单易用，不需要很多额外的数据处理。
缺点：-地表的纹理贴图不够逼真，无法表达浮动层（如河水）等地貌细节。
-无法直接表示地面的斜坡和悬崖等陡峭地貌。
-由于高度图的分辨率限制，细节表达不够精细。
二、网格法网格法是一种更加复杂但精细的地形实现方法。
它通过在场景中创建一个由小型平面网格组成的网格模型，来表示地形的形状和细节。
具体的实现步骤如下：1.创建网格：使用三角形、四边形等基本几何形状来创建一个网格模型。
2.调整网格形状：通过改变网格的顶点坐标来调整地形的形状。
可以使用各种算法和技术来实现，如噪声函数、插值等。
3.绑定纹理：将纹理贴图绑定到网格上，使地形更加真实和具体。
优点：-可以表达地面的各种复杂陡峭地貌，如悬崖、斜坡等。
-可以获得更高的细节和精度，绘制出更真实的地形效果。
-可以方便地实现雨水、河流、湖泊等水域效果。
缺点：-计算开销较大，生成和渲染网格需要消耗较多的计算资源。
虚拟现实技术的空间定位方法虚拟现实技术是一种能够提供沉浸式、逼真体验的技术，它通过模拟和感知环境中存在的物体和场景，使用户能够在虚拟世界中进行各种操作和互动。
而在虚拟现实环境中，准确的空间定位是实现沉浸式体验的关键。
本文将介绍虚拟现实技术中常用的空间定位方法，包括传感器定位、视觉定位和混合定位，并对它们的原理和应用进行详细阐述。
一、传感器定位传感器定位是一种利用传感器设备对用户进行空间定位的方法。
虚拟现实设备通常会搭载多种传感器，如加速度计、陀螺仪、磁力计等，这些传感器能够感知设备在空间中的方向、速度和位置等信息，从而实现对用户的定位。
传感器定位的原理是通过记录用户设备的运动信息，并结合算法进行数据处理和分析，从而得出用户在虚拟现实世界中的位置和姿态。
传感器定位方法简单、成本低廉，适用于小范围的虚拟现实应用，如手持设备的游戏和体感交互。
二、视觉定位视觉定位是一种利用计算机视觉技术对用户进行空间定位的方法。
通过识别和分析摄像头所拍摄到的图像或视频，结合已知的地标或特征点等信息，来确定用户在虚拟现实环境中的位置。
在视觉定位中，通常需要使用计算机视觉算法进行图像识别、目标检测和特征匹配等过程。
根据摄像头的数量和位置，可以分为单目视觉定位和多目视觉定位。
其中，多目视觉定位能够提供更高的定位精度和稳定性。
视觉定位方法适用于基于标记的虚拟现实应用，如AR标记游戏和室内导航等。
它具有较高的定位精度和灵活性，但对于环境光照和场景复杂性较高的情况下，可能会存在一定的识别和定位误差。
三、混合定位混合定位是将传感器定位和视觉定位等多种定位方法进行融合，以提高定位的准确性和鲁棒性。
混合定位通常通过将不同定位方法的结果进行融合和校正，从而得到更精确的用户位置和姿态信息。
混合定位方法可以根据实际需求和环境条件，动态调整不同定位方法的权重和参数，以适应不同的应用场景。
在虚拟现实技术中，混合定位方法已经被广泛应用于室内导航、游戏和仿真训练等应用领域。
基于虚拟现实技术的场景重构方法研究第一章绪论随着科技的不断更新，虚拟现实技术越来越受到包括企业、政府、军事等各个领域的广泛关注。
虚拟现实技术在许多领域都有着广泛的应用，其中之一便是场景重构。
场景重构指的是将现实世界中的场景进行数字化，并在虚拟世界中进行重构。
在现实世界中，场景可能因为各种原因而改变或者消失，而在虚拟世界中，这些场景可以被复原和重现。
因此，研究基于虚拟现实技术的场景重构方法对于许多领域的发展来说都具有重要意义。
本文将介绍基于虚拟现实技术的场景重构方法的实现原理与应用，首先从现实场景数字化的方法入手，然后介绍虚拟场景建模技术的基础，最后详细讲解场景重构技术的具体实现方法。
第二章现实场景数字化方法现实场景数字化方法是将现实世界中的场景转化为数字形式的关键步骤。
数字化方法包括传感器采集、数据处理、三维重构等技术。
（一）传感器采集技术传感器采集技术是最基础的数字化方法。
它包括各种扫描、拍摄等现实世界中的场景数据的技术。
常见的传感器设备包括激光扫描仪、相机等。
一些高科技传感器还可以提供更加复杂的信息，比如深度、温度、湿度等参数。
这些参数的收集可以为场景重构提供丰富的信息。
（二）数据处理技术数据处理技术是将采集到的数据进行处理的过程。
数据处理的主要目的是对采集到的原始数据进行滤波、配准、配色等操作，将其转化为可用于三维重构的数据。
（三）三维重构技术三维重构技术是将采集到的数据转化为三维数字化数据的过程。
常见的三维重构方法包括体素重建、视频图像重建等。
第三章虚拟场景建模技术虚拟场景建模技术是场景重构技术的基础。
场景重构技术需要用到各种虚拟场景模型，模型的构建需要虚拟场景建模技术的支撑。
虚拟场景建模技术包括地形模型、建筑模型、植物模型等。
（一）地形模型地形模型是虚拟场景建模中最基础的一步。
地形模型可以通过数字地图信息、激光测距数据等方法进行构建。
地形模型的构建的关键在于能否准确地再现现实世界中的地形地貌，以及能否实现场景重构中的可视化操作。
第35卷 第3期 福 建 电 脑 Vol. 35 No.3
2019年3月
Journal of Fujian Computer
Mar. 2019
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张子晔(通信作者)，男，1998年生，主要研究领域为虚拟现实开发支撑平台与系统。
E-mail: 984065762@ 。
罗旭（通信作者），男，1981年生，主要研究领域为虚拟现实技术。
E-mail: 18349995@ 。
在虚拟现实中还原真实地形的方法
张子晔 罗旭
(湖南农业大学信息科学技术学院 长沙 410128)
摘 要 本文以渲染效率为衡量标准，通过运用Perlin 噪声、分块调度算法和着色器优化等技术，实现了在较短时间内将数字高程图转换为虚拟现实系统中的地形。
经过仿真实验验证，地形还原度较真实，地形数据较为准确。
关键词 Perlin 噪声；分块调度；着色器
中图法分类号 TP391.9 DOI:10.16707/ki.fjpc.2019.03.028
A Method of Recreating Real Terrain in Virtual Reality
ZHANG Ziye, LUO Xu
(College of Information Sciences and Technology, Hunan Agriculture University, Changsha, China, 410128)
1 引言
地形是虚拟现实可视化作品中的一个构成因素，在虚拟环境中真实的还原地貌能增强用户的沉浸式体验，在军事、教育、工程应用上作用尤为突出。
但传统制作虚拟地形的方式资源消耗大，开发周期长。
因此近年来不少学者提出了改进的方法，有优化的视点相关地形生成算法[1]，优点是兼顾了视点相关算法的精度与效率，但是在处理大规模三维地形中仍然不能取得良好的帧率；也有支持大规模地形可视化组织与调度的技术[2]，将调度的范围扩大至动态地貌；还有有将地形数据与噪声技术实时生成相结合的方法[3]，充分利用了CPU 和GPU 各自的优势，在较短的时间内快速随机生成Perlin 噪声值，并以此来生成地形。
为了加强虚拟现实中仿真的效果以及保证在预览时的流畅度，提出了基于着色器 LOD 的模型间平滑过渡技术[4]，运用着色器（Shader ）技术，根据与视点的距离动态切换模型的精度，实现在任意位置、任意角度上保留可察觉的细节，使虚拟场景具备更好的真实感。
本文根据以上方法的优缺点，结合虚拟现实中沉浸式的需求特点，提出了一种在虚拟现实中实时生成与渲染地形的方法。
首先在原始高程图的基础上，通过噪声填充技术，得到超大地形高度图；其
次采用动态调度算法，对高度图按照坐标进行分块处理。
根据视点位置的移动，采用多线程队列方式动态生成区块地形，删除视点范围以外的地形，保证在运行时刻内存中仅驻留与当前视点可见数据块相关联的数据。
最后运用预定义的纹理根据地形信息铺设纹理，通过Shader 渲染优化后投射到虚拟现实设备，提高真实感。
2 地形生成算法
本方法采用的地形测试数据为DEM 类型，数字高程模型（DEM, Digital Elevation Model ）是表示区域D 上的三维向量有限序列，用函数的形式描述为：
()() ,,1,2,3,,i i i i V x y z i n ==
模型采用了等距采样网格，即只存储高度数据。
其中，,i i x y D ∈（）是平面坐标，i z 是,i i x y （）对应的高程值。
高程数据中包含了地形的高度信息，但原始高程模型的精度往往不高。
在此基础上，为了加强地形场景在虚拟现实中的还原度，显示出更多细节地形，可采用相干噪声进行填充。
相干噪声是一种平滑的伪随机噪声，具有如下特征：
(1)传入相同的输入值将始终返回相同的输出
96 福 建 电 脑 2019年
值。
(2)输入值的微小变化将使输出值产生微小变化。
(3)输入值的较大变化可能会在输出值中产生较大的随机变化。
我们利用相干噪声中的Perlin 噪声，可以仿真地形的特点来填充高程模型，自动化生成与现实地形数据分布极为相似的数值。
Step1 定义一个大型矩阵，每个晶格的顶点产生伪随机的梯度向量。
Step2 输入一个二维坐标，找到与其相邻的4个元素，计算从该点到每个格点的距离向量，并将顶点上的梯度向量分别乘以该点，得到22n n ×个点乘结果。
Step3 采用Perlin 算法改进[5]后的缓和曲线，代入高程值来计算它们的权重和：
()53461510S x x x x =−+
函数将输出平滑的且符合分形几何的浮点值，将其存储到大型矩阵中。
将矩阵中每一浮点值绘制成一个像素点，最大值为max ，最小值为min ，则各像素点的灰度值为
()
()
255float min n max min ×−=
− 即对浮点值进行变换处理，按比例缩放到
0-255范围内，然后把矩阵的行列值直接转换为平面上的x 、y 坐标，输送到渲染管道，生成带有灰度信息的高分辨率高度图。
3 动态调度算法
噪声填充后的高度图体积较大（一般将增长到数千个像素），难以直接使用，否则将会在计算机中占用大量内存空间，频繁触发页面置换，极大地影响帧率。
因此可以将其拆分成若干个片段，每个片段称为块，块之间互相衔接，所有的块构成了完整的地形。
将整张高度图分割为多个块，该块可视为二维
()/X Z 坐标的方形图块[6]，为了满足 ROAM 算法
的要求，需确保每个块的大小都是()()
2121n n +×+，并且相邻的块之间边缘有重复数据。
每个块分别创建一个相对较小的地形，多个相邻的块可以无缝地融合到一个更大的地形。
初始时，在视点周围创建处于中央区域的m m ×个地形块，随着视点位置的
移动不断调整地形块的分布，例如视点向前移动，到块的边界时触发调度程序，动态生成位于其上部分的地形块，载入对应高度图数据，同时一段时间后释放其下部分的地形块。
此操作可以保证在视点周围始终为可视区域，在主观上造成无限大地形的假象，从而实现了大规模地形的调度。
为了进一步优化性能，提高效率，我们采用多线程调度[6] ，把同一时刻每一块的加载放在独立于主线程的单独线程中，通过在创建的线程上加载块来提高计算的效率，并且使用视椎体裁剪，进一步减少计算量来降低负载。
4 铺设纹理与着色器优化
在生成地形模型后，由于高程数据和噪声填充的高度图中仅包含地表的高度值，需要在模型表面铺设预定义的纹理，为了加强真实感，可以选择高分辨率纹理，同时为了保持流畅性，对Shader 着色器进行编程，从而在LOD 的基础上实现模型间平滑过渡，保证了精度与流畅度。
5 验证
基于以上的方法，本文选取的 DEM 数据为华南某地区典型的丘陵地形数据，数据的大小为40974097×。
测试环境如表 1 所示。
表1 测试环境
硬件环境
CPU
Intel® Core™ i7-6700 显卡 GeForce GTX 1070
内存 8GB 虚拟现实设备 HTC Vive 软件环境
开发引擎
Unity 2018.1.5f1 图形API OpenGL 操作系统
Windows 10
在Unity 平台下，通过导入测试数据到使用本文算法构建的模型能够程序化绘制山地地形，并通过第一人称视角观察，图 1 为帧率随时间的变化（取三次运行平均值），图 2 为内存占用随时间的变化，图3为仿真前后地形高度对比（等距取30个坐标点）。
第3期张子晔等：在虚拟现实中还原真实地形的方法97
图1 帧数
图2内存
图3仿真前后地形高度对比6结束语
本文通过分析多种方法的优缺点，结合虚拟现实中沉浸式的需求特点，提出了一种在虚拟现实中实时生成与渲染地形的方法。
此方法主要从基于数字高程模型和相干噪声的地形生成算法、动态调度算法以及铺设纹理与着色器优化这3个方面做出了阐述。
除此之外，以帧数、内存和准确度为衡量标准，通过地形可视化的实验得出结果，实验结果表明，该方法能在虚拟现实平台中较好的应用，被绘制场景的每秒平均帧数超过120FPS，仿真后地形高度值准确度超过99%，因此本文方法能流畅的还原真实地形。
但目前仍存在前期处理时间较长，占用内存空间较大等不足，往后可以继续改进处理算法，同时运用更多有效方法，减小空间复杂度，改善自动处理过程。
参 考 文 献
[1] 袁凌,李丹,陶飞. 三维场景实时建模中地形生成算法优化. 武汉大学
学报(信息科学版),2017,42(10):1387-1393
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