張瑩

（天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)，天津 300350）

0 引言

在網(wǎng)絡(luò)中海量數(shù)據(jù)信息的可視化管理系統(tǒng)中，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)信息管理的三維特征分割和重構(gòu)技術(shù)，在視覺場景中進行海量數(shù)據(jù)信息的紋理渲染和材質(zhì)賦予，提高網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)的三維表達能力[1]。通過網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)的三維VR虛擬現(xiàn)實設(shè)計，提高繪制場景的智能性和逼真度。采用圖像處理方法進行網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)管理和VR虛擬現(xiàn)實仿真，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息和三維造型信息進行網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)可視化的圖像采集和信息處理。設(shè)計海量數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)，在優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)信息同時，對提高網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)可視化的魅力和智能性方面具有重要意義[2]。

當前，對海量數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)的設(shè)計主要采用三維模型設(shè)計方法[3]。根據(jù)上述原理，結(jié)合相關(guān)文獻進行網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)的設(shè)計研究，取得一定的成果。文獻[4]提出一種基于OpenFlight直接編譯和自由度控制（DOF）的海量數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)設(shè)計方法，采用邏輯篩選和分離裁剪方法提高網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)設(shè)計的信息管理能力；但該系統(tǒng)設(shè)計方案存在層析細節(jié)復(fù)雜和設(shè)計的信息管理力不好的問題。文獻[5]提出一種基于虛擬場景模型數(shù)據(jù)庫重構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)系統(tǒng)設(shè)計方法，采用實時三維圖形格式跟蹤渲染方法提高網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)信息管理能力；但該方法在進行網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)設(shè)計中容易出現(xiàn)類間擾動和結(jié)構(gòu)性兼容不好的問題。

針對上述問題，本文提出基于三維虛擬的海量數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)設(shè)計方案，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，最后進行系統(tǒng)繪圖效率測試，體現(xiàn)該系統(tǒng)在提高不同場景的繪制效率方面的優(yōu)越性。

1 海量數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)總體構(gòu)架

1.1 海量數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)總體構(gòu)架設(shè)計

在C/S構(gòu)架體系和Softimage 3D圖形處理網(wǎng)絡(luò)中進行海量數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)的三維虛擬設(shè)計，構(gòu)建三維圖像重建模型進行三維立體建模，采用繪制方法進行網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)設(shè)計過程中的紋理渲染。仿真模型的渲染過程分為應(yīng)用（APP）、紋理映射（CULL）和立體模型的重建（DRAW）三個主要過程。根據(jù)顯示列表中網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)管理信息的幾何結(jié)構(gòu)信息，構(gòu)建多邊形的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模型，采用邊緣輪廓特征值分解方法，建立網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)信息管理的特征分布場景狀態(tài)數(shù)據(jù)庫[6]。系統(tǒng)總體設(shè)計構(gòu)架如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體設(shè)計構(gòu)架Fig.1 Overall design framework of system

1.2 系統(tǒng)的功能模塊分析

根據(jù)上述總體設(shè)計模型構(gòu)建，采用視景仿真渲染工具Vega Prime進行海量數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)設(shè)計，系統(tǒng)功能模塊分為三維圖像處理模塊、信息感知模塊、數(shù)據(jù)交互模塊、三維模型重構(gòu)渲染模塊和輸出程序控制模塊等。采用ModelBuilder 3D重建技術(shù)進行應(yīng)用程序配置和海量數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)的應(yīng)用文件的集成開發(fā)設(shè)計[7]。結(jié)合紋理渲染和場景數(shù)據(jù)庫模型構(gòu)建方法進行產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)設(shè)計的特征繪制和虛擬視景設(shè)計。根據(jù)上述設(shè)計網(wǎng)絡(luò)描述，得到本文設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)的功能模塊組成如圖2所示。

將海量數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)設(shè)計中的三維實體模型載入Vega Prime中，在觀測體（Viewing Volume）模型中建立虛擬場景數(shù)據(jù)庫。將場景數(shù)據(jù)庫中的網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)信息管理數(shù)據(jù)通過VIX總線實現(xiàn)遠程傳輸控制[8]。根據(jù)上述總體設(shè)計分析，進行系統(tǒng)的模塊化開發(fā)設(shè)計。

圖2 系統(tǒng)的功能模塊組成Fig.2 Composition for functional modules of system

2 海量數(shù)據(jù)信息管理軟件設(shè)計

2.1 3D網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)信息管理建模

對三維虛擬網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)的三維建模軟件采用3ds MAX，結(jié)合Multigen Creator軟件建立網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)信息設(shè)計的數(shù)據(jù)庫，利用分離面裁剪和紋理動畫序列特征映射方法[9]，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)的層次化結(jié)構(gòu)建模。采用視景仿真渲染工具Vega Prime進行海量數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)的三維立體建模和視景分析，采用Multigen Paradigm軟件對三維虛擬視景的海量數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)進行三維建模。用OpenFlight直接編譯三維虛擬視景仿真程序，結(jié)合自由度控制（DOF）方法進行三維虛擬場景的層次化結(jié)構(gòu)設(shè)計，在兩個垂直面分別賦予網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)設(shè)計的紋理特征[10]，得到建模示意圖如圖3所示。

圖3 3D網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)信息管理的立體建模Fig.3 Stereo modeling of 3D network massive date information management

2.2 紋理映射技術(shù)

為了提高三維虛擬網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)實用性和逼真性，在網(wǎng)絡(luò)模型設(shè)計中需要進行紋理映射設(shè)計。在三維實體模型的頂點層次化結(jié)構(gòu)模型中[11]，以網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)設(shè)計的樹為例，得到紋理映射信息圖如圖4和圖5所示。

圖4 一個面的紋理映射Fig.4 Texture mapping of a plane

圖5 兩個垂直面的網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)信息管理紋理映射Fig.5 Texture mapping for network massive date information management of two vertical planes

2.3 三維圖形跟蹤渲染

用一個面貼上一棵樹的圖像后，采用3ds MAX軟件進行三維虛擬視景的海量數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)三維建模，結(jié)合自適應(yīng)圖形跟蹤渲染方法實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)系統(tǒng)的三維圖形渲染，用視景仿真渲染工具Vega Prime進行海量數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)設(shè)計中的功能模塊創(chuàng)建和可視化視景仿真，提高海量數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)設(shè)計的模型控制能力。三維圖形跟蹤渲染的拓撲結(jié)果模型如圖6所示。

圖6 三維虛擬信息管理系統(tǒng)跟蹤渲染拓撲圖Fig.6 Tracking and rendering topological diagrams of 3D virtual information management system

根據(jù)上述系統(tǒng)的模塊化設(shè)計構(gòu)建虛擬場景模型數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息管理數(shù)據(jù)的實時控制。

3 系統(tǒng)測試分析

仿真實驗分為場景模型的預(yù)處理、三維虛擬網(wǎng)絡(luò)重建、網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)設(shè)計的信息圖分析、圖形界面設(shè)計和可視化仿真等。采用Mutigen Creator建立.flt格式靜態(tài)圖形處理函數(shù)，進行三維虛擬網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)的大場景模型設(shè)計，在Vega Prime仿真系統(tǒng)下進行視景信息分析。仿真實現(xiàn)流程如圖7所示。

圖7 仿真實現(xiàn)流程Fig.7 Flow chart of simulation realization

根據(jù)圖7的仿真場景構(gòu)建，得到三維虛擬的網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)信息管理輸入結(jié)果如圖8所示。

圖8 三維虛擬的網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)信息圖Fig.8 3D virtual network massive data information picture

對圖8信息圖進行特征分析，得到的結(jié)果如圖9所示。

圖9 信息的特征分析Fig.9 Feature analysis of information

分析上述設(shè)計結(jié)果得知，采用本文系統(tǒng)進行三維虛擬的網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)設(shè)計，信息管理的逼真度較高，特征點的匹配準確度較高。采用不同系統(tǒng)測試三維虛擬網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)的繪制效率，結(jié)果如圖10所示。

圖10 繪制效率Fig.10 Rendering efficiency

分析圖10得知，本文系統(tǒng)的繪制效率明顯高于傳統(tǒng)系統(tǒng)，在迭代次數(shù)為10次時，傳統(tǒng)系統(tǒng)的繪制效率為48%，本文系統(tǒng)的繪制效率為79%；在迭代次數(shù)為60次，傳統(tǒng)系統(tǒng)的繪制效率為80%，本文系統(tǒng)的繪制效率為100%，并且保持穩(wěn)定的狀態(tài)。本文系統(tǒng)因為提高了三維虛擬網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)信息設(shè)計的特征點匹配度，所以提高了不同場景的繪制效率，具有較高的實際應(yīng)用性。

4 結(jié)語

本文設(shè)計基于三維虛擬的海量數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)，采用視景仿真渲染工具Vega Prime進行海量數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)的三維立體建模和視景分析，將場景數(shù)據(jù)庫中的網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)信息管理數(shù)據(jù)通過可視化應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)交叉編譯。采用Mutigen Creator建立的靜態(tài)圖形處理函數(shù)，進行三維虛擬網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)設(shè)計的大場景模型設(shè)計，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)設(shè)計三維虛擬現(xiàn)實視景仿真。