海量城市三维模型网络异步调度与实时渲染算法研究

发布时间：2017-04-30 13:13

  本文关键词：海量城市三维模型网络异步调度与实时渲染算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：虚拟现实技术,尤其是数字城市技术,在城市规划、建筑设计、工业仿真和地理环境模拟等日常生活领域中发挥着重要作用。随着迅猛发展和日趋完善的互联网技术在各个领域的应用,以及虚拟现实行业的实际需求,网络版数字城市系统已成为虚拟现实发展的主要方向。单机版软件到网络版系统的转变,使得该技术的使用人群由专业技术人员扩展到大众普通用户。这极大促进了虚拟现实的发展,但同时,海量城市三维模型作为网络虚拟现实系统的基础,对服务器在保存、读取和调度海量空间数据方面提出了极高的要求。本论文以全球尺度的嵌套四叉树空间索引、海量城市三维模型数据的渲染和存取效率模型为主要研究对象；以搭建适用于海量三维空间数据查询及网络异步调度的虚拟现实系统为目标；以实现稳定、准确、快速地海量空间数据网络异步调度和空间数据传输框架为主要研究内容；将研究成果与虚拟现实系统VRGIS平台无缝集成,并采用Hadoop技术搭建分布式文件管理系统服务器,对城市三维模型网络异步调度与渲染系统进行了设计与实现。论文的主要工作内容以及具体研究成果如下：(1)城市三维模型网络异步调度与渲染系统架构设计本文从该虚拟现实系统的网络性和数据量大的特点出发,服务器端采用成熟的分布式文件管理系统存储海量三维空间模型,使用ActiveX控件及动态链接库技术,将客户端与渲染引擎挂接,实现模型网络异步调度与渲染系统的架构设计。(2)数据在四叉树与哈希查询嵌套网格索引中的存储与查询针对城市三维模型空间数据的全球范围尺度、散落分布的特点,本文使用四叉树与哈希查询嵌套网格索引方法,即四叉树快速锁定数据查询范围,哈希查询直接定位空间数据存储位置,解决海量空间数据存储、查询效率慢的问题,整体提高系统的运行性能。(3)城市三维模型网络异步调度与渲染本文实现适合球面浏览的相机模式,以相机位置作为主要条件,并利用LOD技术对城市模型纹理进行层次分级与优化,同时,由相机位置推算需进行数据交换的网格,构建单次网络请求数据下载量与下载速度间的关系模型,求得每次请求最佳数据量大小以获得最佳下载速度。(4)城市三维模型网络异步调度与渲染系统实现与应用本文将研究成果与虚拟现实系统VRGIS平台实现无缝集成作为客服端插件,构建基于HTTP协议下载的Web服务器实现与分布式文件管理系统的联接,最终实现城市三维模型网络异步调度与渲染系统。
【关键词】：海量数据 网络虚拟现实 空间索引 异步调度
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P208
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 绪论11-17
• 1.1 概述11-12
• 1.2 网络虚拟现实与空间数据索引发展现状12-15
• 1.2.1 网络虚拟现实发展现状12-14
• 1.2.2 空间数据索引发展现状14-15
• 1.3 课题研究内容与意义15-16
• 1.3.1 课题研究内容15
• 1.3.2 课题研究意义15-16
• 1.4 论文组织结构16-17
• 2 网络虚拟现实系统架构17-24
• 2.1 网络虚拟现实系统架构总体设计17-18
• 2.2 系统架构服务器端设计18-20
• 2.2.1 分布式文件管理系统介绍18-19
• 2.2.2 分布式文件管理系统与关系型数据库比较19-20
• 2.3 系统架构客户端设计20-23
• 2.3.1 插件式软件系统架构20-22
• 2.3.2 客户端主要功能模块设计22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 3 四叉树与哈希查询嵌套网格索引24-34
• 3.1 四叉树与哈希嵌套网格索引的定义24-26
• 3.2 四叉树与哈希嵌套网格索引的实现26-33
• 3.2.1 四叉树格网建立26-28
• 3.2.2 城市三维模型数据组织28-31
• 3.2.3 哈希查询索引31-33
• 3.2.4 嵌套网格索引的有效性33
• 3.3 本章小结33-34
• 4 城市模型网络异步调度与渲染34-47
• 4.1 虚拟现实系统相机34-37
• 4.1.1 相机概念与原理介绍34-36
• 4.1.2 海量模型异步调度与渲染系统相机36-37
• 4.2 海量模型数据异步调度37-43
• 4.2.1 数据调度模型设计37-40
• 4.2.2 数据调度网格计算40-41
• 4.2.3 最佳网络下载数据请求量计算41-43
• 4.3 海量模型渲染优化43-46
• 4.3.1 调度网格加载顺序43-44
• 4.3.2 细节层次纹理技术44-45
• 4.3.3 视锥裁剪45-46
• 4.4 本章小结46-47
• 5 城市三维模型网络异步调度与渲染系统实现47-51
• 5.1 数据调度与渲染研究和VRGIS平台集成47-48
• 5.2 网络系统测试与应用48-51
• 6 总结与展望51-53
• 6.1 总结51-52
• 6.2 展望52-53
• 参考文献53-56
• 致谢56-57
• 个人简历57
• 发表论文与研究成果57
• 参加项目情况57

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