本文主要研究基于体素模型的战场环境建模及可视化相关理论与技术,侧重解决利用体素模型实现多分辨率地形的建模和利用间接体绘制方法实现多分辨率体素地形渲染的两个问题。重点对基于体素模型的战场环境建模方法和体绘制方法、基于体素模型的地形表达、利用基于特征点的双重移动立方体改进算法实现多分辨率体素地形渲染及基于体素模型实现战场环境动态变化模拟(以弹坑形成过程为例)等进行了研究。具体研究工作如下:1.提出当前战场环境建模的主要问题:基于面模型的战场环境建模,难以揭示战场环境中相关要素的内部属性和规律;当前的三维战场环境难以体现战场环境的多维性、动态性,难以描述要素与要素之间的影响和联系。本文在系统分析了三维数据模型、体绘制相关技术及战场环境建模等几个方面的发展现状和国内外研究现状的基础上,讨论了利用体素模型实现战场环境建模的可行性。2.详细阐述了体绘制与体模型的相关概念。并对计算机图形学领域及战场环境仿真中的“体素”和“体素模型”概念进行了区分。讨论了体绘制的相关算法及战场环境建模的相关概念,并对体绘制在战场环境表达及三维战场态势表达中的应用进行了分析和展望。3.阐述并分析了战场环境体素数据模型。讨论了基于体素模型的战场环境认知与抽象,提出构成战场环境空间的基本体元,给出了战场环境的几种体素数据结构并描述了体素数据结构的空间拓扑关系。对战场环境各要素的不同体态、是否适合体建模及体绘制方法进行了详细分析,在此基础上提出了战场环境体要素的分类方法,并以体素地形建模为例分析了基于体素模型的战场环境建模方法。4.分析了基于体素模型的三维战场地形要素表达的特点及表达方法,认为体素模型能够实现复杂地形的建模,并用于战场环境动态变化过程的模拟。分析了原始的移动立方体算法,利用基于特征点的双重移动立方体改进算法实现多分辨率体素地形表面的提取,提出用“裙带”方法消除网格裂缝。采用三线性投射的纹理映射算法,提高了体素地形渲染的真实感效果。5.设计并实现了基于体素模型的多分辨率地形可视化原型系统。对双重移动立方体改进算法的对地形渲染的影响因子进行了实验,得出各影响因子的最佳取值区间。对不同尺寸不同类型的复杂体素地形渲染进行了实验,并对双重移动立方体改进算法与C4 Engine引擎的算法进行了对比实验。分析讨论了体素模型的实时构模原理,并基于双重移动立方体改进算法进行了多分辨率体素地形的实时构模实验。在此基础上,讨论分析了爆炸毁伤模型,并基于体素模型实现了弹坑形成的过程模拟。