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《长安大学》 2017年
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交通场景的自动三维建模技术研究

王贤隆  
【摘要】:近年来,大规模场景的自动三维建模一直是计算机图形学的研究热点。在微观交通仿真中,引入三维城市交通场景不仅为交通仿真提供更多视觉信息,为决策提供更直观的判断依据,更能提高仿真的细粒度。然而针对大规模的三维城市交通场景,存在数据多样性、结构复杂、手动构建工作量大、效率低等问题,通过算法自动构建大规模的三维交通场景具有重要意义。因此本文基于SUMO仿真平台和OpenSceneGraph三维平台引擎,提出了自动构建大规模三维城市交通场景的算法。主要研究内容包括:1.论文通过基于几何数据绘制的建模技术来构建三维交通场景,提出了将SUMO仿真平台和OpenSceneGraph融合的框架设计。针对OpenStreetMap数据引入了TinyXML解析树,通过该工具从地图数据中解析出道路控制点数据和车辆仿真路线数据,并通过高斯投影正算实现了数据由空间坐标系下经纬度坐标至平面坐标的转换。2.论文通过自动识别道路属性结构和计算矩形包围盒偏转角的方法,提出了自动构建平面道路结构的算法,通过该算法能够自动构建具有复杂构型的三维平面道路结构。对于交叉口等复杂结构,本文在贝塞尔曲线的基础上引入回缩系数?,实现了复杂交叉路口几何结构的自动构建。3.论文通过判断道路空间关系实现立体交叉结构位置的自动识别,并提出了立体控制点切线和投影点切线在Z轴偏转角的方法自动识别立体交通几何拓扑关系,并引入了AABB碰撞检测算法,实现了道路空间关系判断算法时间复杂度由2O(N)至O(log N)的优化。4.论文通过三次样条插值算法对自动构建的道路模型进行平滑处理,并引入回旋曲线和Frenet-Serret模型构建类似匝道这种大曲率三维空间结构。通过Blinn-Phong光照模型和自动纹理映射算法等实现三维场景的真实感绘制。同时本文提出了通过三维模型单元和场景模型的自适应匹配算法,实现了三维立体场景的立体视觉效果优化。论文提出的大规模三维交通场景自动构建算法,实现了平面道路结构和交叉结构的自动识别和三维场景的自动构建,还通过平滑处理技术和场景真实感绘制技术实现立体场景的优化。该研究不仅能够基于真实的道路数据自动构建出大规模的三维交通场景,还提供了三维交通仿真和几何场景交互的接口;为验证交通实验和交通控制效果提供平台的同时,也增加了大规模三维场景构建的灵活性和多样性。
【学位授予单位】:长安大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP391.41

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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