Đang tải... (xem toàn văn)
Thực tế, bề mặt địa hình tồn tại nhiều lớp đối tượng như: đường xá, thảm thực vật, sông suối,… Do đó, để nâng cao chất lượng hình ảnh thì các lớp đối tượng trên bề mặt địa hình càng được
Kỷ yếu Hội nghị Khoa học Quốc gia lần thứ IX “Nghiên cứu ứng dụng Công nghệ thông tin (FAIR'9)”; Cần Thơ, ngày 4-5/8/2016 DOI: 10.15625/vap.2016.00010 CHỒNG LỚP THƠNG TIN TRONG TÍNH TỐN VÀ HIỂN THỊ ĐỊA HÌNH SỐ HĨA BA CHIỀU Lê Anh1, Nguyễn Thị Lan1, Nguyễn Trung Kiên1 Viện Công nghệ Mô phỏng, Học viện Kỹ thuật Quân lenhoanh@gmail.com, lanletech@gmail.com, kienmophong@gmail.com TÓM TẮT— Địa hình số hóa ba chiều đóng vai trị quan trọng ứng dụng mơ qn Hình ảnh trực quan địa hình hỗ trợ cho người huy đánh giá đặc điểm giá trị địa hình cách xác, làm sở cho việc lập phương án tác chiến Dữ liệu địa hình ba chiều thông thường gồm tập mặt tam giác ảnh phủ bề mặt Khi hiển thị, toàn ảnh phủ hết lên bề mặt liệu địa hình (mỗi điểm ảnh phủ lên khu vực địa hình định) Chính vậy, quan sát cự ly gần khu vực thực chất ta quan sát số thông tin điểm ảnh tương ứng phủ lên bề mặt khu vực Để nâng cao chất lượng hiển thị hình ảnh bề mặt địa hình, đồng thời đảm bảo tốc độ hiển thị hình ảnh theo thời gian thực Bài báo trình bày cách tiếp cận, đưa mơ hình phân lớp liệu địa hình chu trình xử lý chồng thêm lớp ảnh phủ phù hợp lên bề mặt địa hình dựa tảng cơng nghệ lập trình GPU Từ khóa— Mơ phỏng, địa hình số hóa ba chiều, ảnh phủ, lập trình GPU, texture, shader I ĐẶT VẤN ĐỀ Các ứng dụng mô ngày thể vai trò thiết thực nhiều lĩnh vực đời sống xã hội, đặc biệt an ninh quốc phòng Trong quân sự, người huy thường thảo luận, lập phương án tác chiến đồ địa hình in sẵn Để trực quan hóa khu vực tác chiến người huy thường sử dụng sa bàn đắp cát chất liệu dễ tạo hình Việc xây dựng sa bàn thường tốn nhiều thời gian, công sức, phải phá bỏ đắp lại địa hình thay đổi khu vực tác chiến Mơ hình hóa địa hình ba chiều khu vực tác chiến giải pháp tối ưu nhằm trợ giúp người huy trình lập phương án tác chiến Người huy quan sát khu vực tác chiến nhiều vị trí, nhiều góc nhìn khác để nắm đặc điểm thuận lợi, khó khăn địa hình từ đưa phương án tác chiến phù hợp Trong tác chiến đại, môi trường tác chiến đa dạng trải rộng vùng khơng gian rộng lớn Q trình sử dụng đồ in sẵn bộc lộ nhiều nhược điểm [3] Phát triển hệ thống mơ hình hóa quang cảnh ba chiều chiến trường xu hướng quân đội nhiều nước giới Hệ thống mô chiến trường Dragon [1] của Jim nhóm nghiên cứu ứng dụng huấn luyện quân quân đội Mỹ Hệ thống thể hình ảnh ba chiều địa hình tương tác đối tượng quân Phần mềm mô quang cảnh chiến trường Sandbox [3] đề xuất Baki Erkan, liệu dạng DEM sử dụng để dựng lên địa hình khu vực tác chiến Ưu điểm hệ thống địa hình ba chiều xây dựng trực quan, đặc biệt địa hình quan sát tồn cảnh từ góc nhìn cao Tuy nhiên, hệ thống sử dụng ảnh đồ để trải lên toàn bề mặt địa hình, nên chất lượng hình ảnh bị suy giảm quan sát chi tiết bề mặt địa hình Thực tế, bề mặt địa hình tồn nhiều lớp đối tượng như: đường xá, thảm thực vật, sông suối,… Do đó, để nâng cao chất lượng hình ảnh lớp đối tượng bề mặt địa hình hiển thị chi tiết tốt, phải đảm bảo tốc độ hiển thị thời gian thực Đây vấn đề khó, thơng tin thể chi tiết độ phân giải ảnh phủ địa hình yêu cầu phải cao, dẫn đến dung lượng ảnh lớn, đòi hỏi nhiều thời gian xử lý, tốc độ hiển thị hình ảnh giảm xuống Bài báo đề xuất cách tiếp cận để nâng cao chất lượng hiển thị hình ảnh bề mặt địa hình, cách phân lớp liệu bề mặt tổng hợp lớp ảnh phủ tương ứng với lớp Tồn q trình xử lý tính tốn thực xử lý khả lập trình GPU card đồ họa đảm bảo tốc độ hiển thị theo thời gian thực II PHỦ ẢNH ĐỊA HÌNH Địa hình số hóa ba chiều yếu tố thiếu sử dụng thường xuyên ứng dụng mô Dữ liệu mơ hình hóa địa hình ảnh độ cao (height map), DTM (Digital Terrain Models), DEM (Digital Elevation), DSM (Digital Surface Models) Bề mặt địa hình thơng thường thể qua tập hợp mặt tam giác có kích thước khác khơng chồng lên Để tăng tính trực quan, bề mặt địa hình ba chiều thường trải phủ ảnh vệ tinh Tuy nhiên, địa hình có diện tích lớn điểm ảnh phải trải lên vùng khơng gian rộng lớn mô tả vùng nhỏ ảnh vệ tinh (0b) phải trải lên vùng diện tích lớn bề mặt địa hình (0c) Lê Anh, Nguyễn Thị Lan, Nguyễn Trung Kiên 71 Hình Phủ ảnh địa hình: (a) Địa hình số hóa ba chiều; (b) Ảnh vệ tinh; (c) Địa hình phủ ảnh Vấn đề gặp phải bề mặt địa hình lớn chất lượng hình ảnh bị giảm, đặc biệt địa hình quan sát cự ly gần (0) Nhận thấy, địa hình nhìn khoảng cách xa (0a) hình ảnh địa hình tương đối rõ nét, nhiên địa hình nhìn khoảng cách gần chất lượng hình ảnh bị suy giảm đáng kể, 0c thể hình ảnh đoạn đường địa hình bị mờ khơng cịn rõ nét quan sát gần Nguyên nhân vùng nhỏ gồm số điểm ảnh ảnh phủ phải trải lên vùng rộng bề mặt địa hình, dẫn đến màu sắc ảnh phủ bị phân tán dần chi tiết Một giải pháp đưa sử dụng ảnh vệ tinh có độ phân giải lớn hơn, điều dẫn đến dung lượng ảnh lớn, tốn nhiều không gian lưu trữ, khối lượng tính tốn nhiều hơn, khơng đáp ứng tính thời gian thực ứng dụng mơ Hình Chất lượng hình ảnh giảm địa hình quan sát từ xa đến gần: (a) Quang cảnh địa hình khoảng cách xa; (b) Quang cảnh nhìn chi tiết vùng A; (c) Quang cảnh nhìn chi tiết vùng B III PHÂN LỚP ĐỊA HÌNH VÀ XỬ LÝ CÁC LỚP ẢNH ĐẠI DIỆN A Phân lớp địa hình Dựa thơng tin ảnh vệ tinh, đối tượng bề mặt địa hình phân loại thành lớp như: đường xá, thảm thực vật, sơng ngịi Các đối tượng thường có màu sắc khác dễ dàng phân biệt mắt thường Từ ảnh vệ tinh, lớp địa hình phân loại thơng qua thuật tốn phân loại dựa điểm ảnh, phân loại hướng đối tượng [11][12][13][15], qua phần mềm xử lý ảnh photoshop, xác định bước tiền xử lý ảnh phủ mơ tả phân lớp địa hình từ ảnh phủ địa hình qua phần mềm xử lý ảnh photoshop Quá trình phân loại lớp ảnh vệ tinh tiến hành cách sử dụng màu cấp xám để đánh dấu đường, vùng lớp đối tượng cần quan tâm Cụ thể, lớp ảnh tạo tô màu đen (xác định lớp đối tượng địa hình chưa phân tách), gọi lớp ảnh phân loại Sau đó, lớp ảnh vệ tinh chọn làm cho việc phân tách lớp kênh màu R, G, B lớp ảnh phân loại sử dụng để đánh dấu lớp đối tượng tương ứng đường, vùng thực vật, đoạn sông (các đoạn vùng tô màu trắng) Bài báo đưa trường hợp mà đối tượng bề mặt địa hình phân loại thành lớp lớp đường, lớp thực vật lớp sông ngòi, trường hợp tổng quát bề mặt địa hình bất kỳ, số lượng lớp phân loại lớn 72 CHỒNG LỚP THƠNG TIN TRONG TÍNH TỐN VÀ HIỂN THỊ ĐỊA HÌNH SỐ HĨA BA CHIỀU Hình Phân lớp địa hình từ ảnh vệ tinh: (a) Lớp đường xá; (b) Lớp thực vật; (c) Lớp sơng ngịi thể ảnh đại diện cho lớp Ảnh đại diện lớp ảnh chụp bề mặt lớp cự ly gần thực tế, thể tương đối chi tiết trung thực hình ảnh lớp Ví dụ, ảnh đại diện lớp đường ảnh mặt đường, ảnh đại diện lớp thực vật cỏ ảnh mặt cỏ, ảnh đại diện lớp sơng ngịi ảnh mặt nước chụp lại cự ly gần Kết hợp ảnh đại diện với ảnh phân loại lớp nâng cao chất lượng hình ảnh bề mặt địa hình, cách thức kết hợp trình bày chi tiết phần Hình Ảnh đại diện lớp: (a) Lớp đường xá; (b) Lớp thực vật cỏ; (c) Lớp sông ngòi B Xử lý ảnh đại diện lớp bề mặt địa hình Dữ liệu địa hình số hóa ba chiều thơng thường tập hợp mặt tam giác mà đỉnh ngồi thơng tin tọa độ ba chiều (x, y, z) cịn chứa thơng tin tọa độ ảnh (u,v) có giá trị khoảng [0 1] sử dụng cho trình ánh xạ ảnh lên bề mặt địa hình Đối với địa hình có diện tích lớn, thay phủ ảnh lên tồn địa hình, số lượng ảnh phủ tăng lên cách thực phép nhân tọa độ ảnh (u,v) với hệ số d lớn (d hệ số chi tiết người dùng định nghĩa) để nhận tọa độ ảnh chi tiết (u’, v’): (u’,v’) = d*(u,v) (1) Áp dụng công thức (1), kết hợp với việc thiết lập chế độ ánh xạ ảnh WRAP REPEAT cho hai trục u v, ảnh phủ đại diện chi tiết hóa thể hình ảnh địa hình phủ ảnh đại diện chi tiết hóa, với hệ số chi tiết 20 Lê Anh, Nguyễn Thị Lan, Nguyễn Trung Kiên 73 Hình Chi tiết hóa ảnh đại diện lớp thực vật: (a) Ảnh đại diện; (b) Bề mặt địa hình phủ ảnh Sau chi tiết hóa, ảnh đại diện lớp kết hợp với ảnh vệ tinh để trải lên bề mặt lớp tương ứng nằm địa hình kỹ thuật hòa trộn ảnh (blending texture) Nếu P1 điểm ảnh ảnh đại diện lớp P2 điểm ảnh ảnh đại diện lớp 2, P điểm ảnh kết hợp màu điểm ảnh P2 P1 thể qua công thức sau: P = (1 - w)*P1 + w*P2 (2) Trong đó, w trọng số hịa trộn màu có giá trị khoảng [0 1] Thực tế, liệu phân lớp trình bày mục A không lưu trữ giá trị 255 để đặc tả lớp thơng tin mà lưu trữ giá trị khoảng [0 255] để mô tả ảnh hưởng ảnh phủ vị trí mô tả ảnh hưởng lớp đường bề mặt địa hình với liệu ảnh phân lớp lớp đường, vùng biên lớp mờ dần, tương ứng với giá trị điểm ảnh giảm dần từ 255 0, thể vùng chuyển tiếp lớp đường lớp thực vật cỏ Hình Ảnh hưởng lớp đường bề mặt địa hình: (a) Ảnh phân lớp; (b) Địa hình phủ ảnh dựa ảnh phân lớp Các giá trị màu điểm ảnh liệu ảnh phân lớp ánh xạ từ khoảng [0 255] khoảng [0 1], sử dụng trọng số hòa trộn màu lớp Bên cạnh đó, để hạn chế việc phải nạp nhiều liệu ảnh phân lớp lớp xử lý hình ảnh GPU, đồng thời cần truy vấn lần để có giá trị trọng số hòa trộn màu lớp, liệu phân lớp lớp đường, lớp thực vật, lớp sơng ngịi lưu trữ vào kênh màu R, G, B ảnh gọi ảnh trọng số (0) Bên cạnh đó, trình bày phần A, số lượng lớp bề mặt địa hình lớn ảnh có kênh màu R, G, B, A nên chứa tối đa ảnh phân lớp Do đó, số lượng ảnh trọng số sử dụng n (n lớn 1), số lượng lớp bề mặt địa hình phân loại xử lý tối đa 4*n 74 CHỒNG LỚP THƠNG TIN TRONG TÍNH TỐN VÀ HIỂN THỊ ĐỊA HÌNH SỐ HĨA BA CHIỀU Hình Ảnh trọng số Hình Phủ ảnh đại diện lớp lên bề mặt địa hình (a) Địa hình phủ ảnh vệ tinh; (b) Địa hình phủ ảnh đại diện lớp Ảnh trọng số sử dụng trình phủ ảnh đại diện lớp lên bề mặt địa hình (0) Đầu tiên, địa hình phủ ảnh vệ tinh (0a) gọi ảnh sở Tiếp theo, ảnh trọng số cung cấp trọng số w1, w2, w3 lớp gồm: lớp đường, lớp thực vật lớp sông Các trọng số sử dụng để hòa trộn màu ảnh đại diện lớp với ảnh sở áp dụng công thức (2) Kết nhận hình ảnh bề mặt địa hình phủ ảnh đại diện lớp (0b) Nhận thấy, chất lượng hình ảnh bề mặt địa hình nâng cao phủ thêm ảnh đại diện lớp C Sơ đồ thuật tốn Tồn q trình phủ ảnh đại diện lớp lên bề mặt địa hình thực GPU mơ tả chu trình xử lý đồ họa ba chiều GPU Từng mặt tam giác mơ hình địa hình ba chiều đưa vào chu trình xử lý đồ họa Tại bước xử lý đỉnh (vertex processing) đỉnh mặt tam giác xử lý, ví dụ phép biến đổi không gian thực Kế tiếp, mặt tam giác gồm tập đỉnh xử lý phân rã thành điểm (fragment) bước phân mảnh (rasterization) Tiếp theo, bước xử lý điểm (fragment processing) thực cập nhật màu cho điểm Cuối cùng, bước hợp đầu (output merging) kết hợp giá trị màu điểm xử lý với giá trị màu điểm ảnh lưu đệm màu để hiển thị hình Trong chu trình này, bước phân mảnh bước hợp đầu bước xử lý cố định card đồ họa, bước xử lý đỉnh bước xử lý điểm cho phép can thiệp từ bên ngồi thơng qua tập câu lệnh GPU Hình Chu trình xử lý đồ họa ba chiều Lê Anh, Nguyễn Thị Lan, Nguyễn Trung Kiên 75 Hình 10 Thuật tốn chồng lớp hiển thị ảnh đại diện lớp bề mặt địa hình mơ tả sơ đồ khối thuật toán chồng lớp hiển thị ảnh đại diện lớp bề mặt địa hình Dữ liệu đầu vào bao gồm: liệu địa hình ba chiều, ảnh vệ tinh, ảnh đại diện lớp, ảnh trọng số, hệ số chi tiết Theo cách xử lý thơng thường CPU, liệu địa hình liệu ảnh nạp vào đệm GPU, sau khung nhìn camera tính tốn để xác định khơng gian hiển thị hình ảnh hình, cuối lệnh vẽ gọi hình ảnh địa hình ba chiều hiển thị hình Tuy nhiên, card đồ họa cho phép can thiệp vào trình xử lý hình ảnh GPU Tại bước xử lý đỉnh, đỉnh bề mặt địa hình xử lý Sau đó, bước xử lý điểm, thơng tin tọa độ (u,v) tọa độ (u’,v’) tính tốn cho điểm xác định theo công thức (1) Tiếp theo, giá trị điểm màu ảnh vệ tinh tọa độ (u,v) tính tốn gán cho điểm Kế tiếp, giá trị trọng số w1, w2, w3 lớp truy xuất tọa độ (u,v) ảnh trọng số, giá trị màu lớp xác định tọa độ (u’,v’) ảnh đại diện lớp Cuối cùng, q trình hịa trộn giá trị màu lớp với điểm màu điểm thực trình bày phần III.B, giá trị màu điểm xuất hình D Thực nghiệm Thực nghiệm thuật tốn tiến hành máy tính có cấu hình Intel Core i5-4210H CPU 2.90GHz, RAM 8GB, card hình Nvidia GTX850M, độ phân giải 1920x1080 Mơi trường lập trình Microsoft Visual Studio 2010 kết hợp với thư viện lập trình đồ họa ba chiều DirectX 10 Bản chất trình xử lý GPU xử lý song song hiển thị đồng thời điểm ảnh, tốc độ tính tốn, xử lý hiển thị hình ảnh bề mặt địa hình ba chiều GPU nhanh CPU mô tả bước xử lý mảnh GPU tính tốn chồng lớp hiển thị ảnh đại diện lớp đường xá, thực vật, sơng ngịi bề mặt địa hình số hóa ba chiều Đầu vào liệu gồm: ảnh vệ tinh, ảnh đại diện lớp, ảnh trọng số (dòng 1, 2, 3), số thiết lập đầu vào cho lọc ảnh hệ số chi tiết (dòng 4, 5) Đầu tiên, giá trị tọa độ (u,v) (u’,v’) điểm tính tốn (dịng 7, 8) Tiếp theo, giá trị màu ảnh vệ tinh, ảnh đại diện lớp xác định (dòng 9, 10, 11, 12) trọng số lớp truy xuất từ ảnh trọng số (dịng 13) thơng qua tọa độ (u,v) (u’,v’) Cuối cùng, giá trị màu điểm tính tốn kỹ thuật hịa trộn ảnh, qua hàm nội suy tuyến tính lerp GPU (dịng 14) Tính thời gian thực thuật tốn thể thơng qua tốc độ xử lý hiển thị hình ảnh Tốc độ hiển thị hình ảnh thực nghiệm nhận xấp xỉ 150 fps 100 fps với kích thước cửa sổ hiển thị hình ảnh 512x512 1024x1024, đáp ứng tính thời gian thực ứng dụng mô 76 CHỒNG LỚP THƠNG TIN TRONG TÍNH TỐN VÀ HIỂN THỊ ĐỊA HÌNH SỐ HĨA BA CHIỀU Hình 11 Bước xử lý điểm tính tốn hiển thị bề mặt địa hình thể hình ảnh bề mặt địa hình phủ ảnh vệ tinh ảnh đại diện lớp Nhận thấy, chất lượng hình ảnh nâng cao bề mặt địa hình phủ thêm ảnh đại diện lớp Hình 12 Hình ảnh bề mặt địa hình (a) Khi phủ ảnh vệ tinh; (b) Khi phủ ảnh lớp đường; (c) Khi phủ ảnh lớp thực vật cỏ (d) Trước phủ ảnh lớp sông; (e) Sau phủ ảnh lớp sông Lê Anh, Nguyễn Thị Lan, Nguyễn Trung Kiên 77 IV KẾT LUẬN Các ứng dụng mô quân thường có khối lượng tính tốn lớn, u cầu độ xác tính tốn đặt lên hàng đầu Tuy nhiên, nhu cầu nâng cao chất lượng hình ảnh hiển thị ngày trọng để tăng tính trực quan sinh động cho chương trình mơ Với phát triển cơng nghệ phần cứng, card đồ họa có lực tính tốn ngày nhanh hỗ trợ lập trình can thiệp vào trình xử lý hình ảnh nhiều Nhưng để khai thác điểm mạnh đó, yêu cầu đặt ta phải cải tiến thuật toán, đưa cách xử lý phù hợp phát huy tảng công nghệ Trong thực tế huấn luyện chiến đấu, người huy cần phải nắm bắt xác đặc điểm địa hình khu vực chiến đấu, thơng tin địa hình thể chi tiết tốt Tuy nhiên, hình ảnh hiển thị chi tiết, sinh động thời gian xử lý hình ảnh u cầu nhiều, ảnh hưởng đến tính tốn khác ứng dụng mô phỏng, dẫn đến tốc độ xử lý chương trình khơng đảm bảo thời gian thực Bài báo đưa cách thức xử lý, nâng cao chất lượng hiển thị hình ảnh bề mặt địa hình ứng dụng cơng nghệ lập trình GPU, đồng thời tốc độ hiển thị đảm bảo tính thời gian thực, đáp ứng yêu cầu ứng dụng mơ Kết nghiên cứu áp dụng vào ứng dụng mô tác chiến, cung cấp thêm thông tin trực quan cho người huy trình xây dựng phương án huấn luyện chiến đấu cho đơn vị TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Jim Durbinr, Edward Swan, Brad Colbert, John Crowe, Rob King, Tony King, Battlefield visualization on the responsive workbench, IEEE Visualization proceedings, 1998 [2] M Koutek, F.H Post, The responsive workbench simulator: a tool for application development and analysis, WSCG proceedings, 2002 [3] Baki Koyuncu, Erkan Bostanci, 3D battlefield modeling and simulation of war games, Communications and Information Technology proceedings, 2009 [4] Imran A Syed, Nageli VS, Sangeeta S, S Rakshit, Digital Sand Model using Virtual Reality Workbench, International Conference on Computer Communication and Informatics (ICCCI -2012), Jan 10 – 12, 2012 [5] Richard S Wright, Nicholas Haemel, Graham Sellers, Benjamin Lipchak, OpenGL SuperBible: Comprehensive Tutorial and Reference, 5th, Addison-Wesley Professional, 2010 [6] Marc Olano, A Programmable Pipeline for Graphics Hardware, PhD Thesis University of North Carolina at Chapel Hill, Department of Computer Science, 1998 [7] Randima Fernando, Mark J.Kilgard, The Cg Tutorial: The Definitive Guide to Programmable Real-Time Graphics, AddisonWesley Longman, 2003 [8] JungHyun Han, 3D Graphics for Game Programming, A Chapman and Hall/CRC, 2011 [9] Johan Andersson, Terrrain Rendering in Frostbite using Procedural Shader Splatting, Siggraph, 2007 [10] Flora Ponjou Tasse, Distributed Texture-based Terrain Synthesis, Master Thesis, University of Cape Town, South Africa, 2011 [11] Paul Mather, Brandt Tso, Classification Methods for Remotely Sensed Data, nd, CRC Press, May 12, 2009 [12] Z HANG , H., O UYANG , D., L IN , H., AND G UAN, Texture synthesis based on terrain featurerecognition, International Conference on Computer Science and Software Engineering Vol IEEE Computer Society, Washington, DC, USA, 1158– 1161, 2008 [13] Long Thanh Ngo, Dinh Sinh Mai, Witold Pedrycz, Semi-supervising Interval Type-2 Fuzzy C-Means clustering with spatial information for multi-spectral satellite image classification and change detection, Computers & Geosciences 83 (2015) [14] Nguyễn Trung Kiên, Lê Anh, Nguyễn Huy Liêm, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Mơ trường quan sát người lính mơi trường tác chiến ảo, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật – Học viện Kỹ thuật Quân số 157 (ISSN-1859-0209), 10/2013 [15] Trịnh Thị Hoài Thu, Lê Thị Thu Hà, Phạm Thị Làn, So sánh phương pháp phân loại dựa vào điểm ảnh phân loại định hướng đối tượng chiết xuất thông tin lớp phủ bề mặt từ ảnh độ phân giải cao, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Tạp chí KHKT Mỏ - Địa chất, số 39, 7/2012 PROCESSING AND RENDERING TEXTURE LAYERS IN A THREE-DIMENSIONAL DIGITAL TERRAIN Le Anh, Nguyen Thi Lan, Nguyen Trung Kien ABSTRACT—Three-dimensional digital terrain plays an important role in the military simulation applications Visual images of the terrain supports commanders to evaluate the characteristics and topography values correctly, as the basis for the preparation of combat plans Three-dimensional digital terrain typically consists of a set of triangular surfaces and textures The whole surface is covered by the texture in rendering (each pixel is covered with a certain terrain area) Therefore, the closer the surface is, the fewer the number of pixels we can observe To improve the rendering quality of terrain surfaces, while maintaining the rendering speed in real time, an approach is proposed to classify terrain data and to process texture layers based on GPU architecture Keywords— Simulation, three-dimentional digital terrain, texture, GPU programming, shader