【摘要】：隨著地理信息系統(tǒng)、交通監(jiān)控探頭、虛擬現(xiàn)實(shí)的廣泛應(yīng)用,產(chǎn)生了大量的空間數(shù)據(jù)。高效的空間數(shù)據(jù)查詢處理技術(shù)成為當(dāng)前空間數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。在存在障礙對(duì)象情況下的可視查詢,作為一種較為貼近實(shí)際應(yīng)用的空間查詢,得到了廣泛的關(guān)注。但是現(xiàn)有的可視查詢研究主要集中在二維空間中,隨著三維空間數(shù)據(jù)的大規(guī)模應(yīng)用,現(xiàn)有研究成果在處理三維空間對(duì)象的可視查詢問(wèn)題時(shí)存在缺陷。本文以三維空間中的三維空間對(duì)象的可視查詢問(wèn)題為研究對(duì)象,展開(kāi)從三維空間對(duì)象的可視性檢測(cè)到連續(xù)可視查詢算法的研究,主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,由于三維空間對(duì)象采用方向包圍盒表示,因此包圍盒的方向不同導(dǎo)致三維數(shù)據(jù)對(duì)象與障礙對(duì)象缺乏統(tǒng)一的投影平面,從而不能利用傳統(tǒng)的雙投影法來(lái)處理三維空間對(duì)象的可視性檢測(cè)問(wèn)題。為解決這一問(wèn)題,提出一種基于水平-投影角曲線的檢測(cè)方法。該方法可以建立一個(gè)統(tǒng)一的坐標(biāo)體系檢測(cè)三維數(shù)據(jù)對(duì)象與障礙對(duì)象之間的遮蔽關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法能夠準(zhǔn)確、快速的比較三維數(shù)據(jù)對(duì)象和障礙對(duì)象的遮蔽關(guān)系,從而得到三維數(shù)據(jù)對(duì)象的可視性查詢結(jié)果。其次,在綜合考慮“可視”概念本身所具有的空間屬性的基礎(chǔ)上,給出可視域的定義,并提出基于可視域的可視查詢算法。對(duì)于無(wú)法獲取準(zhǔn)確位置的數(shù)據(jù)對(duì)象,利用定性空間推理得到該對(duì)象與查詢點(diǎn)的相對(duì)空間關(guān)系,初步判斷該數(shù)據(jù)對(duì)象是否屬于潛在可視對(duì)象;而對(duì)于已知精確位置的數(shù)據(jù)對(duì)象,則利用可視域剪枝方法縮小潛在可視對(duì)象集。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,基于可視域的可視查詢算法可以有效提高查詢的效率、減少I(mǎi)/O資源消耗、加快查詢響應(yīng)時(shí)間。再次,針對(duì)三維空間對(duì)象的連續(xù)可視最近鄰查詢,提出查詢處理機(jī)制與算法。其中,分析了三維空間對(duì)象在連續(xù)可視查詢中的遮蔽關(guān)系變化情況,定義了可視性控制點(diǎn)和可視性變化點(diǎn),并給出分割查詢區(qū)間的方法和原理;分別給出在查詢處理過(guò)程中的數(shù)據(jù)對(duì)象剪枝算法、障礙集剪枝算法、連續(xù)查詢中的可視性計(jì)算算法、結(jié)果集更新算法等一系列算法,并在此基礎(chǔ)上給出整體的三維空間對(duì)象連續(xù)可視k最近鄰查詢算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該算法有效解決了三維空間對(duì)象的連續(xù)可視最近鄰查詢問(wèn)題。然后,針對(duì)三維空間對(duì)象既是數(shù)據(jù)對(duì)象又是障礙對(duì)象的雙重屬性問(wèn)題,提出基于可視域的三維空間對(duì)象連續(xù)可視范圍查詢算法。在該算法中,使可視三維空間對(duì)象可以作為障礙對(duì)象參與后續(xù)可視計(jì)算。通過(guò)對(duì)障礙對(duì)象集的動(dòng)態(tài)更新,保留了三維空間對(duì)象的障礙對(duì)象屬性。根據(jù)查詢點(diǎn)的移動(dòng)方向及速度計(jì)算其可視域,根據(jù)可視域得到空間對(duì)象的有效可視區(qū)間及有效障礙區(qū)間,有效減少了可視計(jì)算中的障礙對(duì)象規(guī)模,提高了查詢效率。最后,提出一種基于可視查詢的動(dòng)態(tài)加載框架,使其適用于大規(guī)模三維虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。利用路網(wǎng)路段作為查詢區(qū)間,進(jìn)行三維空間對(duì)象的連續(xù)可視查詢,建立虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景內(nèi)的對(duì)象的可視性與路網(wǎng)路段之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,得到以路段為關(guān)鍵字存儲(chǔ)的可視性關(guān)系表;用戶根據(jù)自身位置在可視性關(guān)系表中線性查詢獲取可視對(duì)象。該框架將耗時(shí)的可視計(jì)算及查詢處理在離線階段完成,避免了長(zhǎng)時(shí)間的在線可視查詢,滿足了對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的基于可視性的動(dòng)態(tài)加載需求。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP311.13

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本文編號(hào)：2354231