地圖注記作為地圖的基本內容之一,可以幫助用戶快速地理解地圖中的信息,增強地圖的可讀性。相比于二維地圖,三維場景具有更加豐富的細節(jié)和更好的真實感,但是可能會導致用戶在閱讀場景時對空間要素的認知出現(xiàn)困難,因此需要采用添加圖形符號和文字注記等輔助手段來增強場景的可讀性。建筑物是三維場景中的典型地物和重要元素,為建筑物放置合適的注記可以有效地提升其可識別性與三維場景的可讀性。在三維場景中,建筑物注記的效果受注記自身的視覺與空間屬性、建筑物的可見域以及建筑物與視點的空間關系等因素影響。如果根據(jù)這些因素構建合理的數(shù)值公式,可以在交互過程中計算出理論上的建筑物最優(yōu)注記位置和朝向,但是這種方法的計算復雜度較高,對交互性能的影響明顯。相比而言,預先為每個建筑物生成多個候選注記,并在運行時評選出合適的注記則更加高效。為了增強三維建筑物的可讀性,同時提升注記配置的效率,本研究以三維場景中的建筑物要素為研究對象,提出了一種基于候選注記評價與選用的注記方案,在實時瀏覽過程中執(zhí)行視點相關的注記評價、選用與配置。并在此基礎上,研究適用于三維建筑物注記沖突消除的解決方案。論文的主要研究內容如下:1)研究探討固定朝向注記和動態(tài)朝向注記的特性,為每個建筑物構建包含有限數(shù)量注記的候選集。固定朝向注記可以在特定視角范圍內充分體現(xiàn)建筑物表面的朝向特征,而動態(tài)朝向注記則可以在不同視角下保持較高的可讀性。針對候選注記的特征,提出候選注記的評價指標,根據(jù)注記的朝向因子、字長因子和可視性因子對注記實時評價,篩選出每棟建筑物的有效注記。2)綜合考慮注記的局部排序、建筑物的顯著性、注記的深度和注記的沖突度,研究適用于三維場景中建筑物要素的注記優(yōu)先級。在此基礎上,研究一種基于注記沖突圖的貪心式算法,在屏幕空間中消除注記沖突,以取得實時交互效率和注記質量的平衡。3)基于本研究提出的方法,在實驗區(qū)進行了建筑物注記配置實驗,檢驗本文提出的方法在多視角和多分辨率條件下的應用效果,討論分析影響注記方法性能的因素,并將本文方法與現(xiàn)有技術進行了對比。研究結果表明提出的方法能夠適應視角、視距和可視性的動態(tài)變化,有效地增強了注記與被注記建筑物之間的關聯(lián)性。此外,采用貪心算法按照優(yōu)先級順序依次放置注記,可在高效處理屏幕空間注記沖突的同時,保留離視點較近、沖突度較低及具有較高建筑物顯著性的注記,取得了高質量的全局注記效果。本研究提出的三維建筑物注記方法,為三維城市場景中的注記可視化提供了一種新的技術思路,拓展了三維地圖學和虛擬地理環(huán)境的科研與應用領域。
【學位單位】：南京大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：P28
【部分圖文】：

置嵌入式的固定朝向注記，以減少屏幕空間占用。Ｓｈｅｄ?提出了另？種三維??地圖中的線要素注記方法，結合沿線分布的固定朝向注記和動態(tài)朝向注記，以保??證不同視角下注記的可讀性，如圖１－３所示。??圖１－３三維線要素注記方法［８〇】??Ｆｉｇｕｒｅ?１－?３?Ａ?ｌｉｎｅ－ｆｅａｔｕｒｅ?ｌａｂｅｌ?ｐｌａｃｅｍｅｎｔ?ａｌｇｏｒｉｔｈｍ１８０１??除了為三維要素放置具有合適的視覺屬性和空間屬性的注記外，三維注記還??需要解決與二維注記領域中類似的沖突問題。在三維場景中，注記的沖突體現(xiàn)為??注記之間的透視遮擋，這難以在對象空間中解決，通常需要將注記投影到屏幕中，??在屏幕空間解決注記沖突【７６，８１－？。在放置一個注記之前，首先測試其投影區(qū)域是??否己經(jīng)被其他注記占據(jù)，如果其投影區(qū)域已被占據(jù)，則考慮調整其位置或舍棄該??６??

記與視點的距離視為一種優(yōu)先級因素［７２，８４，８５］，優(yōu)先放置較近的注記，并將注記按照??不同的高度放置，當兩個注記發(fā)生沖突時，離視點越遠的注記，其高度越高，如??圖１－４所示。??圖１－４三維場景中按照不同的高度放置注記［７６］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｐｌａｃｅ?ｌａｂｅｌｓ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｈｅｉｇｈｔｓ?ｉｎ?３Ｄ?ｓｃｅｎｅｓ１７６１??１．２．３三維建筑物注記研究??區(qū)別于三維場景中的點、線、面要素，三維建筑物要素本身具有復雜的立體??形態(tài)，且在不同視口下呈現(xiàn)在屏幕中的形狀變化多樣，同時可能存在建筑物實體??對注記的遮擋，導致三維場景中的建筑物注記更加困難。因此，伴隨著交互式三??維地圖持續(xù)發(fā)展的趨勢，如何在實時瀏覽過程中為三維建筑物配置合適的注記逐??漸成為了研究熱點［８６］。??在虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實領域背景下，Ｂｅｌｌｉ％提出了一種建筑物注記方法，該方??法采用位置動態(tài)變化的注記，通過計算建筑物在屏幕空間中的可見部分，將注記??放置在最大的可見矩形中。Ｌｅｈｍａｎｎ［３４］提出了一種基于圖像的可視性驅動的注記??方案，在屏幕空間中提取三維對象的外輪廓線，并將文字注記放置在一條最佳輪??７??

?廓線上。這兩種方法采用動態(tài)位置和動態(tài)朝向的注記，以確保在建筑物投影變化??情況下，注記仍可以保持較高的可視性，但是都忽視了建筑物要素在對象空間中??的朝向信息，沒有最大化注記與建筑物之間的關聯(lián)性。??Ｍａａｓｓｉ３２！將嵌入式固定朝向注記引入到了三維建筑物注記方法中。該方法首先??在預處理階段為每棟建筑創(chuàng)建一個盒體，交互瀏覽階段在盒體上進行密集采樣，??并計算采樣點的權重和可視性，最終選擇－塊既可見、又具有較高權重的采樣區(qū)??域，將注記附著于這個最佳位置（見圖丨－５）。Ｈｕａｎｇｅ／ｏ／．１３５１在Ｍａａｓｓ的方法基??礎上提出了改進方案，在預處理階段對建筑物模型的各個面進行分割和融合，以??提取出建筑物各個表而的骨架線；在交互過程中對所有表面、骨架線及采樣點進??行評估；最終，將注記放置展現(xiàn)在最佳位置上。但是這兩種方法在交互階段計算??對象表面的最優(yōu)注記位置，使得注記的潛在位置過多，實時計算量過大。??
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