三维建筑模型能在许多场景中得到应用,例如城市景观、三维地图导航、地理信息系统等。三维建筑模型的应用能极大地提升人们的沉浸感,丰富人们的感官体验。随着激光扫描、倾斜航空摄影、三维建模软件等现代三维模型数据获取方式的发展,建筑模型的细节也朝着高精度方向发展,这也导致建筑模型所需的存储空间日益增长,数据量愈发庞大。当前计算机的软硬件性能难以实时处理大规模建筑模型,这在一定层面上限制了建筑模型的应用场景,尤其是针对大规模建筑模型的场景,例如数字城市等。考虑到三维建筑模型是很多应用场景的主要组成部分,因此有必要对三维建筑模型进行简化,来达到提升模型传输效率以及渲染效率的目的。通过研究三维建筑模型的层次细节简化方法,建立多分辨率建筑模型,有效降低建筑模型的数据量。这也对计算机可视化提出了新的目标,如何在保证视觉连续性以及高分辨率模型的前提下,尽可能降低图形的渲染负载。本文针对三维建筑模型,研究如何在保证高精度模型的前提下降低渲染负荷,尽可能提升渲染效率,主要研究内容如下所示:(1)提出一种简单高效的外轮廓提取算法。建筑模型可分解为两部分,一部分是建筑外部细节,另一部分是建筑内部细节,总体而言,建筑内部细节的三角形占比较高,也就是说,建筑内部拥有大量的三角形,而建筑外部的三角形总量较少。当视点位于建筑外部时,看到的是建筑外轮廓,只有当进入建筑内部时,看到的是建筑内部细节。基于这两个特性,本文研究一种高效提取建筑外轮廓的算法,当距离建筑较远时,使用外轮廓替换原始建筑模型,将大大提升渲染效率并降低渲染负荷,这是本文简化方法的第一层含义(2)构建建筑层次细节模型。根据一个常识,当视点距离建筑较远时,看到的是一个粗略的外轮廓;当视点距离建筑较近时,看到的是一个精细的外轮廓;当视点走进建筑时,看到的是建筑内部细节。因此可以构建建筑层次细节模型,例如LOD0表示原始建筑模型,LOD1表示精细的外轮廓,LOD2表示粗略的外轮廓……。构建建筑层次细节模型后,可以进一步提升渲染效率,还能保持外观特征,这是本文简化方法的第二层含义。(3)统一建筑层次细节模型的构建与切换标准。传统建筑层次细节模型的构建依赖于建筑模型简化方法,构建LOD后,在程序中再定义一系列标准来定义LOD切换准则。相当于LOD的构建与LOD切换是采用了不同的标准,这对于LOD的应用是不利的,因此有必要统一LOD构建和切换标准,降低建筑LOD使用门槛。实验结果表明本文简化方法能有效简化建筑模型以及构建建筑层次细节模型,建筑层次细节模型的加载在不影响视觉体验的情况下,不仅能大幅提升渲染效率,还能保持高分辨率的建筑细节,进一步验证了三维建筑模型简化方法的有效性。