三维空间数据存储技术与动态调度机制研究

发布时间：2017-07-21 03:16

  本文关键词：三维空间数据存储技术与动态调度机制研究

  更多相关文章： 数据组织 动态调度 三级缓存 视景体剔除 实时绘制

【摘要】：以更逼真、更流畅、更实时的画面展现给用户，是构建三维场景漫游系统的基本要求，而合理的数据存储技术与动态的调度方法是实现三维实时可视化的关键。由于三维空间数据结构复杂、空间分布不均匀性等特征，以及数据规模的不断扩大，使得有限的内存资源和三维场景渲染效率之间的矛盾，成为制约三维可视化效果的一个瓶颈。本文在深入剖析空间数据组织和调度相关技术的基础上，提出了多种调度优化技术，着重从数据多层次预取、三级缓存、多线程机制、缓存置换策略等方面展开叙述。主要概括为以下几个方面： 1）针对三维空间数据的空间差异性和多分辨率表达特征，提出了分层分块的数据组织策略，构建了多分辨率层次细节模型，在对比分析栅格索引和矢量索引的基础上，重点研究了希尔伯特R树的索引机制，，便于数据加载过程的快速查询和检索。 2）实现了基于视景体的裁剪算法，通过剔除不在视野范围中的数据，减少了向内存中读取的数据量，解决了绘制大规模场景带来的难题。 3）设计了三维空间数据调度理论框架，对多层次预取方法、三级缓存管理、多线程处理技术、缓存置换策略等关键技术进行了探索性研究。改进了基于视点移动的缓存预取，提高了空间数据绘制帧率，实现了画面的连续性；采用了基于马尔科夫模型的预取理论，解决了不同分辨率场景绘制的预取难题以及有限的存储资源与海量的数据之间的矛盾。 4）在对理论方法研究的基础上，设计了三维场景实时漫游系统，实现了场景的高效绘制。通过对调度理论知识的验证实验，验证了本文方法的有效性，对于下一步研究城乡规划管理系统、地上地下三维一体化可视化系统、室内室外寻址漫游操作具有很好的借鉴作用。 总之，改善数据存储策略，提高数据调度效率，是实现三维场景逼真、实时可视化的关键所在。本文以多线程机制、数据预取、三级缓存为基础，设计了一套有效的的解决方案，实现了三维场景的动态漫游。文章最后实验对本文调度策略进行了验证，实验证明本文提出的调度策略是有效的。
【关键词】：数据组织 动态调度 三级缓存 视景体剔除 实时绘制
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P208;TP333
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 选题背景及研究意义11-13
• 1.1.1 选题背景11-12
• 1.1.2 研究意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-16
• 1.2.1 空间数据存储与管理的研究13-14
• 1.2.2 数据预取和缓存技术的研究14-15
• 1.2.3 数据调度与可视化相结合的研究15-16
• 1.3 研究内容与技术路线16
• 1.4 论文结构与安排16-19
• 第二章 三维空间数据存储管理相关理论技术19-31
• 2.1 三维空间数据概述19-20
• 2.2 三维空间数据模型20-24
• 2.2.1 三维空间数据的发展20
• 2.2.2 三维空间数据模型理论20-22
• 2.2.3 多分辨率层次细节模型22-23
• 2.2.4 分块理论技术23-24
• 2.3 三维空间数据结构与存储方式24-26
• 2.3.1 三维空间数据结构24-25
• 2.3.2 基于外存数据的存储设计25-26
• 2.4 三维空间数据索引技术26-30
• 2.4.1 空间索引26-27
• 2.4.2 空间填充曲线与 Hilbert R-树索引27-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 三维空间数据动态调度策略研究31-49
• 3.1 空间数据调度优化技术31-37
• 3.1.1 三级缓存管理技术31-32
• 3.1.2 多线程处理技术32-34
• 3.1.3 多层次预取技术34-35
• 3.1.4 缓存置换技术35-37
• 3.2 空间对象视域筛选37-40
• 3.2.1 可见性判定37
• 3.2.2 三维空间到二维空间的映射37-38
• 3.2.3 视景体及视景体剔除技术38-39
• 3.2.4 实验与分析39-40
• 3.3 基于视点移动的空间数据调度40-45
• 3.3.1 视点移动规律40-41
• 3.3.2 传统的基于视点移动的调度方法41-43
• 3.3.3 改进的基于视点移动的调度方法43-45
• 3.3.4 实验与分析45
• 3.4 基于预取理论的空间数据调度45-48
• 3.4.1 预取理论45-46
• 3.4.2 基于马尔科夫模型的数据预取实现46-47
• 3.4.3 基于用户行为的数据预取实现47-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第四章 漫游系统设计与实现49-59
• 4.1 系统设计49-50
• 4.1.1 系统开发环境49-50
• 4.1.2 系统程序框架50
• 4.2 系统实现50-55
• 4.2.1 系统功能模块50-51
• 4.2.2 调度算法在漫游系统中的应用51-55
• 4.3 三维实时动态漫游效果55-56
• 4.4 实验与分析56-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第五章 结论与展望59-61
• 5.1 结论59
• 5.2 创新点59-60
• 5.3 展望60-61
• 参考文献61-63
• 致谢63-64
• 附录 攻读学位期间取得的学术成果64-65

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本文编号：571210