Algoritmy pro manipulaci s velkými geometrickými daty

Abstract

Tato disertační práce se zabývá manipulací s velkými geometrickými daty v oblasti počítačové grafiky. Navržený přístup používá data stream techniku. Ta dovoluje zpracovat obrovská data, jejichž objem výrazně překračuje velikost operační paměti. Množství dat je hierarchicky redukováno clusterováním (shlukováním). Každý cluster (shluk) je nahrazen reprezentantem. Vstupní data jsou zorganizována do hierarchické struktury, která je uložena na pevný disk. Jednotlivé clustery z různých úrovní hierarchie pak mohou být nahrávány podle potřeby. Vytvořený model ve více rozlišeních poskytuje efektivní přístup k datům v různých úrovních detailů. Pro zavedení další struktury do dat je možné zkonstruovat Delaunayho triangulaci (ve 2D nebo v 3D). Triangulace nejvyšší úrovně hierarchie (data v nejnižším rozlišení) představuje hrubý model celých dat. Množství detailů může být ve vybraných částech lokálně zvýšeno nahráním dat z nižších úrovní hierarchie. Lze to dělat interaktivně v reálném čase. Tato dynamická triangulace je všestranný nástroj pro vizualizaci a zacházení s velkými geometrickými modely. Další aplikace zahrnují lokální výpočty, jako např. interpolace nadmořské výšky, odhad gradientu nebo vyhlazování trojúhelníkové sítě. Algoritmy mohou využít lokálně velkou úroveň detailů a hrubý kontext v okolí. Metoda byla testována na velkých digitálních modelech terénu (digitální výškové mapy) a na velkých laserových scanech 3D objektů až do velikosti půl miliardy bodů. Datastreamové clusterování zpracuje přibližně 4 miliony bodů za minutu, což je poměrně pomalé, ale je to provedeno jen jednou jako předzpracování. Dynamická triangulace pracuje interaktivně v reálném čase.