基于视觉感知优化的Web3D植物模型重构与自导航技术研究

In order to solve the problem of poor visual perception caused by the huge data volume of complex 3D plant models and the slow rate of network transmission, this project makes use of the topology of the plant models and the characteristics of visual perception to evaluate the visual importance of Web 3D plant models. In addition, this project presents a reconstruction method of the Web 3D plant models based on optimized visual perception, as well as a method of information self-navigation for the plant model in Web 3D virtual simulation. This reconstruction and self-navigation of Web3D plant model based on the optimized visual perception can optimize the visual perception of the 3D plant models, effectively reduce the data volume of 3D models, and realize information self-navigation for the plant models in Web 3D virtual scene.

为了解决复杂三维植物模型数据量大和网络传输慢导致的可视化时视觉感知效果不佳的问题，本项目从植物模型的拓扑结构和视觉感知特征出发，通过对三维植物模型视觉感知重要性评价方法的研究，提出了一种基于视觉感知优化的Web3D三维植物模型重构方法，以及面向Web3D虚拟仿真的植物模型信息自导航方法。利用该方法可以优化三维植物模型可视化过程中的视觉感知，有效地减少三维植物模型的数据量,并能根据Web3D虚拟场景进行三维植物模型信息的自导航。

由于自然界中植物的形态各异，为了表现逼真的三维植物，三维模型的拓扑结构将十分复杂。当前网络带宽严重影响了三维植物模型在网络上显示的视觉效果和同步操作的即时性。如何降低三维植物模型的复杂度，保持植物模型的几何特征和视觉感知效果，成为了计算机图形学研究中的一个重要研究课题。.本项目针对复杂三维植物模型数据量大和网络传输慢导致的可视化时视觉感知效果不佳的问题，从植物模型的拓扑结构和视觉感知特征出发，通过对三维植物模型视觉感知重要性评价方法的研究，提出了一种基于视觉感知优化的Web3D植物模型轻量化和重构方法，以及面向Web3D虚拟仿真的植物模型信息自导航方法，并且研制交互式可视化的三维植物模型重构与管理工具。本项目的主要研究内容包括：（1）本项目着重以三维树木为研究对象，研究了一种面向Web3D虚拟仿真的三维植物模型视觉重要性评价方法。（2）在保证三维植物模型视觉感知的前提下，开展基于视觉感知优化的Web3D植物模型重构技术研究。（3）研究三维植物模型信息的即时重组方法，能根据虚拟场景的交互信息和视觉重要性自动获取相应的三维植物信息。在完成上述理论研究的基础上，本项目在虚拟森林场景中开展了应用研究，其应用结果表明本项目提出的植物模型重构和自导航方法可以在优化三维植物模型视觉感知的情况下，有效地减少三维植物模型的数据量，并能根据Web3D虚拟场景进行三维植物模型信息的即时重组。.三维植物模型的视觉感知优化对于Web3D虚拟场景的可视化效果具有很大的影响。本项目通过对原始三维植物模型的重构，以及对重构的植物模型信息进行自导航，可以有效地减少三维植物模型的数据量，有助于改善虚拟场景的实时性和视觉感知效果。