三维建筑物注记自动配置方法研究

论文摘要

地图注记作为地图的基本内容之一,可以帮助用户快速地理解地图中的信息,增强地图的可读性。相比于二维地图,三维场景具有更加丰富的细节和更好的真实感,但是可能会导致用户在阅读场景时对空间要素的认知出现困难,因此需要采用添加图形符号和文字注记等辅助手段来增强场景的可读性。建筑物是三维场景中的典型地物和重要元素,为建筑物放置合适的注记可以有效地提升其可识别性与三维场景的可读性。在三维场景中,建筑物注记的效果受注记自身的视觉与空间属性、建筑物的可见域以及建筑物与视点的空间关系等因素影响。如果根据这些因素构建合理的数值公式,可以在交互过程中计算出理论上的建筑物最优注记位置和朝向,但是这种方法的计算复杂度较高,对交互性能的影响明显。相比而言,预先为每个建筑物生成多个候选注记,并在运行时评选出合适的注记则更加高效。为了增强三维建筑物的可读性,同时提升注记配置的效率,本研究以三维场景中的建筑物要素为研究对象,提出了一种基于候选注记评价与选用的注记方案,在实时浏览过程中执行视点相关的注记评价、选用与配置。并在此基础上,研究适用于三维建筑物注记冲突消除的解决方案。论文的主要研究内容如下:1)研究探讨固定朝向注记和动态朝向注记的特性,为每个建筑物构建包含有限数量注记的候选集。固定朝向注记可以在特定视角范围内充分体现建筑物表面的朝向特征,而动态朝向注记则可以在不同视角下保持较高的可读性。针对候选注记的特征,提出候选注记的评价指标,根据注记的朝向因子、字长因子和可视性因子对注记实时评价,筛选出每栋建筑物的有效注记。2)综合考虑注记的局部排序、建筑物的显著性、注记的深度和注记的冲突度,研究适用于三维场景中建筑物要素的注记优先级。在此基础上,研究一种基于注记冲突图的贪心式算法,在屏幕空间中消除注记冲突,以取得实时交互效率和注记质量的平衡。3)基于本研究提出的方法,在实验区进行了建筑物注记配置实验,检验本文提出的方法在多视角和多分辨率条件下的应用效果,讨论分析影响注记方法性能的因素,并将本文方法与现有技术进行了对比。研究结果表明提出的方法能够适应视角、视距和可视性的动态变化,有效地增强了注记与被注记建筑物之间的关联性。此外,采用贪心算法按照优先级顺序依次放置注记,可在高效处理屏幕空间注记冲突的同时,保留离视点较近、冲突度较低及具有较高建筑物显著性的注记,取得了高质量的全局注记效果。本研究提出的三维建筑物注记方法,为三维城市场景中的注记可视化提供了一种新的技术思路,拓展了三维地图学和虚拟地理环境的科研与应用领域。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究意义与背景
•   1.2 国内外研究进展
•     1.2.1 二维地图注记研究
•     1.2.2 通用三维注记研究
•     1.2.3 三维建筑物注记研究
•   1.3 研究内容
•   1.4 论文组织
• 第二章 三维建筑物候选注记设计
•   2.1 候选注记的基本要求
•     2.1.1 固定朝向注记
•     2.1.2 动态朝向注记
•   2.2 候选注记的评价指标
•     2.2.1 注记朝向
•     2.2.2 注记字长
•     2.2.3 注记可视性
• 第三章 三维建筑物注记方法实现
•   3.1 方法框架
•     3.1.1 预处理阶段
•     3.1.2 实时评价阶段
•     3.1.3 冲突解决阶段
•   3.2 视点相关的实时评价
•     3.2.1 朝向因子评价
•     3.2.2 字长因子评价
•     3.2.3 可视性因子评价
•     3.2.4 注记评价流程
•   3.3 注记配置与冲突处理
•     3.3.1 注记优先级
•     3.3.2 注记冲突消除
• 第四章 注记效果与分析
•   4.1 实验环境
•   4.2 注记效果
•     4.2.1 整体配置效果
•     4.2.2 效果对比实验
•   4.3 性能分析
• 第五章 总结与展望
•   5.1 结论
•   5.2 创新点
•   5.3 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间科研成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李鑫驰

导师: 吴国平,佘江峰

关键词: 三维可视化,建筑物注记,注记评价,注记优先级,冲突图

来源: 南京大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 自然地理学和测绘学

单位: 南京大学

基金: 国家自然科学基金面上项目“三维建筑物连续LOD模型的生成及其可视化研究”(41871293),“典型二维矢量地图要素在三维地形表面的贴合渲染算法研究”(41371365)

分类号: P28

总页数: 73

文件大小: 6380K

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