复杂空间结构的表意式绘制方法研究

如何使用计算机图形直观地揭示景物内部复杂的空间结构，是一个非常有意义的研究课题，在工业生产、国防建设等许多领域具有重要的应用价值，典型的应用包括对各种机械设备的内部功能结构进行展示、在建筑物中进行警力部署以及对实时监控进行全局显示等等。经典的图形学绘制方法重在景物外表面的真实感显示。虽然通过生成爆炸图或者镂空部分外部表面的方法，可以枚举物体内部各组成部件或显示某一局部的内部结构，但是不能准确地表现复杂物体的整体内部构造。本项目致力于研究复杂空间结构的表意式绘制方法，重点解决两方面的问题：一、如何清晰地表现景物内部复杂的空间结构，同时又尽量减少视觉干扰；二、如何揭示多层结构的空间位置关系。本项目的研究内容包括：1）空间位置关系的数字表达与快速计算方法；2）多层结构的最优化视觉表现方法；3）空间结构呈现中视点的最优化选取；4）空间结构表意式绘制中的交互技术；5）空间结构呈现中的心理感知研究。

物体内部复杂空间结构的表现方法，是一个非常有意义的研究课题，在工业生产、国防建设等许多领域具有重要的应用价值。本项目致力于研究复杂空间结构的表意式绘制方法，重点解决两方面的问题：一、如何清晰地表现景物内部复杂的空间结构，同时又尽量减少视觉干扰；二、如何揭示多层结构的空间位置关系。本项目的主要研究内容和成果如下。在模型的结构分析方面，我们重点研究了规则体模型的结构分析方法。用户可以通过简单的交互调节等值面值等参数，算法能够实时抽取等值面及分析等值面的多层空间结构位置关系。在多层结构的视觉表现方面，我们重点研究了基于三维特征线绘制的方法，同时表现多层结构，通过不同的视觉通道，如颜色、透明度等，表现多层结构的前后位置关系。对于研究的算法我们开展了用户调研，证明了算法的有效性。我们将研究的算法进行了整合，完成了一个针对规则体模型的实时空间结构表意式绘制系统，主要以特征线绘制为手段表现模型的多层空间结构。