[01059323]地矿领域内三维实体重建及大规模场景渲染优化仿真系统

三维空间数据模型已成为三维GIS领域内的研究热点和难点，也是空间信息可视化的基础，如何高效地组织和管理三维空间数据，构建易于交互的三维空间模型已成为三维GIS成功应用的关键。的研究成果在模型数据结构、模型表达精度与计算效率以及三维可视化渲染等方面还存在诸多问题亟待解决。该项目基于空间认知学和地学相关理论，综合考察空间数据表达与存储，空间构模与可视化的系统过程，针对三维建模及可视化技术在地矿领域内的应用展开研究。主要研究成果如下：在分析DEM数据特征的基础上，提出了基于自适应步进方格等高线生成算法。该算法以自适应步进方格算法构造精度可控的地形等高线，然后，基于自动增加特征点及优化TIN的方法构造合理的地形TIN模型，进而实现地形线框模型和表面模型的构造。提出了地矿领域内三维实体一体化集成构模算法框架。该算法对于地表实体，采用TIN与CSG集成的方式；对地下实体，采用八叉树与四面体格网集成模型建模。两类模型通过剖分限定条件进行无缝耦合集成，最终实现各类模型的集成一体化表达与可视化渲染。为了解决大规模地形实时漫游过程中，由于不同细节层次模型之间过渡而引起的图像跳变以及图像绘制帧率不高的问题，提出了自底向上的一次性整体构网，网格节点实时更新的建模策略。对比试验分析结果表明该视点相关的大规模地形实时漫游算法在图像跳感现象的消除与绘制帧率两方面都取得了较为理想的结果，尤其是在近距离漫游仿真时，效果更为理想。以复杂场景背景图像为研究对象，创造性地提出了建立了基于半局部纹理特征分布的全局最小主动轮廓模型，提出一种基于纹理特征和r分布的边缘检测算法，该算法可以更完整地提取复杂背景下的动态图像信息，具有更高的边缘定位精度。提出了一种基于经纬线的等面积全球离散格网剖分方法。该方法能够对地球表面进行等面积、近似等形状且具有多分辨率层次结构的格网剖分，为全球海量数据进行有效地表达和管理提供了一种更有效的全球离散格网剖分方法。该项目的研究成果已初步郑州塞恩斯电子有限公司和郑州腾邦网络科技有限公司取得了较为成功的应用，对公司数字化产品的性能有了显著提高，同时节约了开发成本，提高了市场占有率。经教育部科技查新工作站(Z12)检索，该课题的研究成果国内未见有相同文献报道。经河南省科学技术厅对该成果进行会议鉴定，认为该课题的研究成果在同类研究中达到国内领先水平。同时，依托该项目获得发明专利1项；出版学术专著1部；发表论文12篇，其中SCI收录6篇,EI收录6篇；培养研究生4名，本科生15名。