Построение синтезированных 3D изображений местности по цифровой карте

Общая характеристика систем синтезированного обзора (видения). Разработка программного стенда, предназначенного для построения синтезированных 3D изображений местности по цифровой карте, загруженной из файла имитации полета летательного аппарата.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Рязанский государственный радиотехнический университет

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к квалификационной работе на соискание степени бакалавра

на тему

Построение синтезированных 3D изображений местности

по цифровой карте

Студент Алексин А.А.

Руководитель работы

Елесина С.И )

Реферат

Пояснительная записка 147 с., 37 рис., 5 табл., 16 источников, 2 прил.

КАРТА (МАТРИЦА) ВЫСОТ, ЦИФРОВАЯ КАРТА, СИНТЕЗИРОВАННОЕ 3DИЗОБРАЖЕНИЕ МЕСТНОСТИ, ЛАНДШАФТ, ПРОГРАММНЫЙ СТЕНД

В данном дипломном проекте выполнена разработка программного стенда, предназначенного для построения синтезированных 3D изображений местности по цифровой карте. Программный стенд обеспечивает возможность построения 3D ландшафта местности по цифровой карте, загруженной из файла, имитации полета летательного аппарата, наложения текстуры на поверхность ландшафта для придания реалистичности. Проведены исследования для определения оптимальных параметров детализации.

Результаты будут использоваться в НИР проводимой на кафедре ЭВМ ФГБОУ ВПО «РГРТУ».

The abstract

Explanatory note 147pages, 46 figures, 5 tables, 16 sources, 2 encl.

MAP (MATRIX) OF HEIGHTS,DIGTAL MAP, SYNTHESIZED 3D THE DISTRICT IMAGE, LANDSCAPE, PROGRAM STAND

In this project development of the program stand intended for creation of synthesized 3D of images of the district on the digital map is executed. The program stand provides construction possibility 3D a district landscape according to the digital map loaded from the file, imitation of flight of the aircraft, structure imposing on a landscape surface for realness giving. Researches for determination of optimum parameters of specification are carried out.

Results will be used in research and development.

СОДЕРЖАНИЕ

• 1 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
• 2 ФОРМА ПРЕДСТАВЛЕНИЯ МАТРИЦЫ ВЫСОТ
• 2.1 Общие сведения
• 2.2 Структура формата в текстовой (символьной) форме представления
• 2.3 Общий вид текстового файла формата SXF
• 3 ФУНКЦИИ БИБЛИОТЕКИ OPENGL, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ 3D ИЗОБРАЖЕНИЯ МЕСТНОСТИ ПО ЦИФРОВОЙ КАРТЕ
• 3.1 Общие сведения о библиотеке OpenGL
• 3.2 Графические примитивы в OpenGL
• 3.3 Наиболее часто используемые функции библиотеки OpenGL
• 4 РАЗРАБОТКА ВАРИАНТОВ УЧЕТА И ОТОБРАЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВОЙ ИНФОРМАЦИИ ЦИФРОВОЙ КАРТЫ МЕСТНОСТИ
• 4.1 Структура данных об объектах карты
• 4.1.1 Структура справочных данных
• 4.1.2 Структура семантики (атрибутов) объекта
• 4.1.3 Структура вектора привязки 3D модели объекта
• 4.1.4 Структура параметров отображения (условного знака)
• 5 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНО-МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
• 5.1 Разработка алгоритмов создания виртуальной модели местности
• 5.1.1 Представление 3D модели местности в виде карты высот
• 5.1.2 Расчет векторов нормали
• 5.2 Разработка программного обеспечения
• 5.2.1 Tao Framework
• 6 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ
• 6.1 Руководство оператора
• 6.1.1 Назначение программы
• 6.1.2 Условия выполнения программы
• 6.1.3 Выполнение программы
• 6.1.4 Сообщения оператору
• 6.2 Руководство программиста
• 6.2.1 Назначение и условия применения программы
• 6.2.2 Характеристики программы
• 6.2.3 Обращение к программе
• 6.2.4 Входные и выходные данные
• 6.2.5 Сообщения
• 6.3 Описание применения
• 6.3.1 Назначение программного стенда
• 6.3.2 Условия применения
• 6.3.3 Описание задачи
• 6.3.4 Входные и выходные данные
• 7 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ
• 7.1 Объект испытаний
• 7.2 Цель испытаний
• 7.3 Требования к программе
• 7.4 Требования к программной документации
• 7.5 Средства и порядок испытаний
• 7.6 Методы испытаний
• 7.6.1 Проверка процедуры загрузки и запуска программного стенда
• 7.6.2 Проверка процедуры загрузки карты высот из файла и отображения построенного 3D изображения
• 7.6.3 Проверка процедуры загрузки текстуры
• 7.6.4 Проверка процедуры смены типов отображаемых примитивов
• 7.6.5 Проверка процедуры изменения уровня детализации
• 7.6.6 Проверка процедуры отображения летательного аппарата
• 7.6.7 Проверка процедуры записи маршрута летательного аппарата
• 7.6.8 Проверка процедуры воспроизведения маршрута летательного аппарата 63
• 7.6.9 Проверка процедуры отображения области визирования бортовой камеры летательного аппарата
• 7.6.10 Оценка комплектности и качества документации
• 7.7 Тестирование методом «белого ящика». Способ базового пути
• 7.8 Тестирование методом «черного ящика»
• 8 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
• 8.1 Построение синтезированных 3D изображений местности по цифровой карте
• 8.1.1 Экспорт карты высот в ГИС Панорама
• 8.1.2 Загрузка карты высот в программном стенде
• 8.1.3 Загрузка текстуры
• 8.2 Определение зависимости частоты кадров от уровня детализации и от типа отображаемых примитивов
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
• 

ВВЕДЕНИЕ

Требования к пространственной геоинформации, содержащейся в цифровых картах, географических базах данных и ГИС в целом постоянно повышаются. Одной из наиболее насущных задач является поддержание данных в актуальном состоянии. Кроме того, рост числа потребителей геоинформации с разным уровнем подготовки также делает все более важной задачу представления и интерпретации пространственных данных, лежащих в основе ГИС.

Еще недавно в геоинформационных системах, как правило, применялись двумерные пространственные данные и так 2,5- мерное пространство, когда величина Z атрибутивно привязана к точке (X,Y), часто через цифровые модели рельефа. В интегрированной фотореалистичной информационной среде, становление которой мы сейчас наблюдаем, осуществляется переход к полноценным трехмерным данным и, более того, с учетом временного параметра, - к многомерным операциям.

Потребность в реалистичном отображении окружающего мира увеличивает значимость трехмерного (3D) моделирования. 3D модели облегчают планирование, контроль и принятие решений во многих отраслях, таких как: инженерные коммуникации, телекоммуникации, экология, транспорт, лесное хозяйство, водные ресурсы, геология, геодезия, картография, география, образование и т.д..

Современные графические станции в состоянии обрабатывать и визуализировать объемы данных, необходимые для создания фотореалистичных трехмерных моделей местности.

Целью данного дипломного проекта является построение 3D изображения местности по карте высот, хранящейся в формате SXF, а так же моделирование полета летательного аппарата над этой местностью.

Можно выделить следующие достоинства формата SXF:

· все данные содержатся в одном файле;

· вся информация об отдельном объекте хранится в отдельной записи; нет адресных ссылок между частями файла или разными файлами, что обеспечивает корректную обработку данных после сбоев программных или аппаратных средств;

· формат SXF позволяет хранить метрику объектов в трехмерной системе координат в целочисленном виде или с плавающей точкой, что позволяет применять его для построения карт повышенной точности и решения других задач;

· формат SXF предусматривает запись цифровых векторных карт в виде текстового файла, что облегчает процесс передачи данных между различными аппаратно-программными платформами и ускоряет процесс разработки новых конверторов.

программный стенд изображение местность цифровой

1 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

Актуальность выбранной темы выпускной квалификационной работы обуславливается общими тенденциями распространения систем синтезированного обзора (видения). Система синтезированного обзора (Synthetic Vision Systems) - это технология, которая позволяет повысить безопасность полетов и упорядочить действия по управлению летательного аппарата в условиях сниженной видимости. Хотя нет единого, принятого всеми, определения, что понимать под синтезир...