利用四元数实现三维地球场景的漫游

场景的交互性操作是地球三维可视化的重要研究内容。尽管人们通过直接滤波欧拉角来平滑方位数据,但是平滑欧拉角未必会产生平滑的运动,这是由旋转群和欧氏空间之间的度量单位的差异引起的。Hamilton于1853年发现的四元数提供了描述旋转的途径。文章首先讨论了四元数的一般原理籍优越性;接着论述了三维虚拟地球的建模方法,采用四元数技术实现了三维地球的任意旋转的问题;最后在数字地球原型系统上进行了实验研究,实验证明四元数技术是提供一种解决大规模地形场景实时漫游的有效途径。