多摄影测量技术融合在复杂地形实景三维建模中的应用探讨

本文指出复杂地形实景三维建模是地理信息科学和计算机视觉领域的研究热点之一,而传统倾斜摄影测量方法难以精确重建复杂地形细节特征。本文提出并研究了利用无人机摄影测量与地面近景影像相结合开展复杂地形精细化三维模型方法。实践表明,本文提出的多摄影测量技术方法构建的精细化实景三维模型可视化效果好且精度高,可以有效解决地形高差等复杂地貌条件对实景建模质量影响。

复杂三维场景的语义环境模型研究

提出了一种基于几何模型的复杂三维场景语义环境模型生成方法。主要研究复杂三维场景几何模型可行面采样点的语义信息抽取方法,基于采样点生成场景高度图。根据三维场景中障碍物几何模型的位置关系,设计了"类括号匹配算法",确定场景高度图中哪些是可行路径点。在此基础上,构造了复杂三维场景的语义路径图,实现了复杂虚拟场景中障碍物语义的抽取及运动语义的匹配。初始场景高度图、确定路径点后的场景高度图及场景语义路径图构成了复杂三维场景的语义环境模型,模型构建过程中充分考虑了虚拟角色的个性化特点(如身高、步长和运动行为偏好等)。该模型增强了虚拟角色感知环境的能力,能够自动识别运动路径上的各种障碍物语义,实现了场景中虚拟角色运动匹配的自动化和运动行为的多样性。

基于多幅深度图像的三维重构技术

提出基于多幅深度图像的三维重构方法.采用6幅固定视点采样图像,分别代表三维空间中立方体包围盒的6个面;通过对这些二维的采样集合进行三维信号还原,生成一个空间采样样本,可以在视点任意改变的情况下,输出近似的重构图像.该方法由于采样集合固定,经过采样集筛选,背景剔除筛选和棱台视锥体裁减后,可以极大减少待变换的样本集合,采用z-buffer算法解决图像折叠问题.当视点在采样点附近任意变换时,可以重构出比较满意的结果,而且该方法与场景复杂度无关.在纯软件模式下在普通PC机上达到20帧/s的速度,在通过硬件加速情况下可以达到30帧/s.

一种高度并行的多任务并行绘制系统结构

随着计算机图形技术的实用化,需要构造更逼真、更精细的三维复杂场景,其数据规模日益膨胀,加上对场景的实时交互的要求也越来越高,人们对多屏幕高分辨率显示的需求与日俱增,迫切需要一种针对大规模复杂场景的多任务并行图形绘制系统。本文介绍了一种适用于大规模复杂场景的高度并行的多任务多屏幕并行图形绘制系统的体系结构,支持图形任务的并行化处理和多屏幕显示。该系统结构将几何计算任务与图形绘制任务相分离,分别进行并行化处理,在计算节点按绘制对象类型对任务进行分类以便于并行计算和任务分配,在绘制节点对各个小块屏幕图形进行并行合成。实验测试结果表明,该系统结构对多任务具有较好的并行效率和可扩展性,能够充分利用系统的并行计算资源,达到较好的绘制效果。

基于三维GIS的海量数据可视化关键技术研究

文章提出了针对三维GIS中海量空间数据的的面向交互操作的三维可视化关键技术,并搭建了原型系统。该方法解决了基于外存三维模型与地形海量数据可视化效率低,并难以进行添加、删除、平移等交互操作的问题,使得海量数据显示与交互操作不会降低场景的绘制效率。

面向复杂城市三维场景可视域分析方法

针对现有城市可视域分析方法大多基于建筑物简化模型实现,忽视城市细节要素导致分析结果偏差的问题,为此综合考虑复杂场景全要素提出基于三维草图-对象匹配模型。首先研究运用层次匹配三维对象提取方法,计算视域包含待分析对象,贴合应用场景;然后基于视线实现三维对象顶点映射,通过对象匹配实现可视域分析。以监控摄像头选址为应用实例,试验结果表明,本方法是一种快速、稳健的可视域分析方法,能够较充分地考虑复杂城市三维场景中的全要素,具有精细模拟监控摄像头监控效果的特点,通过视域的动态调整,能够实时展示不同监控效果,可为城市智慧化管理提供科学辅助决策。

地面三维激光雷达在坝区地形测量中的应用

针对叶巴滩水电站相对高差大、地势陡峻、存在大量倒悬崖深“V”型峡谷等复杂地理特点,采用地面三维激光雷达技术进行坝区地形测量,生成1∶1000、1∶500比例尺的数字高程模型(DEM)和数字线划图(DLG),并应用于土石方量计算。应用表明,地面三维激光雷达技术安全、精准、高效,所获取的数据内容丰富,细节特征提取自动化程度高,在大高差、倒悬崖等特殊复杂场景下具有明显应用优势。

顾及场景复杂度的三维模型与地形匹配方法研究

三维场景中三维模型与地形模型进行匹配时存在缝隙或地形淹没模型等问题,导致三维场景可视化效果不佳,难以满足风险监测、精细测量等领域的应用需求。针对该问题,提出了顾及场景复杂度的三维模型与地形模型匹配方法,解决了模型与地形之间的匹配问题。首先,结合三维模型特性改进了多源异构三维模型数据组织;然后,结合模型数据组织方案构建了三维场景复杂度评估模型;最后,在不同场景复杂度下,实现了顾及场景复杂度的多源异构三维模型与地形的精确匹配。研究结果表明,所提方法在保证三维模型渲染时实时帧率的同时,切实优化模型与地形之间的精确匹配问题,满足了多尺度观察三维场景要素及目视精确定位的要求。

基于可编程图形管线的大规模流程工厂模型多分辨率绘制方法

针对流程工厂设计中3维校审的实际需求,提出了基于可编程图形管线的大规模流程工厂模型多分辨率绘制方法。在分析了流程工厂模型特征的基础上,通过基本体元多分辨率模板构建对象的多分辨率模型,并在构建过程中保证低分辨率模型顶点集是高分辨模型顶点集的子集。因此,每个对象只需保存其最高分辨率下的顶点信息及各分辨率下的顶点索引。在此基础上,通过对显存中顶点缓冲、索引缓冲的有效管理,不仅实现了在渲染过程中利用顶点索引的变换完成不同分辨率的切换,还减少了内存与显存的数据交互。实验结果表明,该方法在普通PC机上对具有21 M左右面片的流程工厂模型,能够在保证绘制质量的前提下取得31帧/s的平均帧速,且预处理时间在10 s以内并无需额外硬盘空间。