作为自然界中常见的自然景观,云层在虚拟场景构建中具有重要的辅助作用,但是由于其动态特性,使用常规的造型方法难以描述其形状和运动,很难得到具有较强真实感的云层可视化效果。因为云层具有不规则的几何形状、细微的颜色变化以及复杂多变的动态特性,并且受到周围大气环境的影响,所以在虚拟现实领域,难以对其进行建模仿真。计算机可视化技术的快速发展使得虚拟现实技术在航空航天、军事演练、天气预报以及三维游戏领域得到了广泛应用,同时对于虚拟场景可视化效果的要求也在不断提高。本文在对比分析多种虚拟云层生成方法的基础上,总结各种方法的优点,提出一种基于粒子系统的海量云层数据可视化方法,根据粒子系统图像生成原理,通过对海量云层的细节数据进行解析并还原,得到具有较强真实感的可视化云层并构建了一个云层数据可视化系统。论文首先对可视化技术、粒子系统以及LOD(Levels of Detail)细节层次模型技术等系统构建过程中所涉及的专业术语和技术进行介绍,随后详细介绍真实云层的细节特征以及分类。通过对多种虚拟云层生成方法进行对比分析,进而提出本文的基于粒子系统的海量云层数据可视化方法:通过对云层细节数据进行解析,构建云层的真实轮廓,并利用粒子系统生成大量粒子对云层进行填充,模拟组成云层的小水滴和冰晶粒子,对粒子属性进行初始化,实现云层颜色、纹理等细节属性的调节和动态效果的实现,最后利用LOD技术对可视化云层模型进行优化处理,提高云层数据可视化系统的实时性。在论文的最后,通过对于云层数据可视化系统的可视化效果对比以及功能介绍,对云层可视化效果进行了评价,论证了可视化云层生成方法的有效性和正确性,对于实际应用具有一定的指导意义。