最最佳化框架下的城市導航全景地圖動態綜合模型與算法

《最最佳化框架下的城市導航全景地圖動態綜合模型與算法》是依託中南大學，由鄧浩擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：最最佳化框架下的城市導航全景地圖動態綜合模型與算法
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：鄧浩
• 依託單位：中南大學

項目摘要

在三維城市導航地圖中，感興趣要素（如道路、旅遊景點等）時常被城中高大、密集建築群遮擋，嚴重影響了三維地圖的實用性。全景地圖作為一種地圖可視化形式，既繼承了三維地圖的直觀性，又保持了二維地圖的概括性，提供了感興趣要素的全貌。然而，現有的全景地圖綜合理論與方法難以高質量、動態地實現三維導航中的地圖綜合。項目擬在最最佳化框架下，融合多種遮擋處理運算元，構建合理、完備的定量化地圖綜契約束，提出智慧型化的全景地圖綜合最最佳化模型，保證地圖綜合質量；在此基礎上，採用區域分解策略，建立城市全景地圖動態綜合最佳化算法，將大規模的最最佳化問題分解為可並行、動態求解的多個小規模子問題，提升地圖綜合效率，從而實現城市導航全景地圖的動態綜合。項目將對全景地圖綜合質量與地圖可用性進行評價，利用評價結果修正模型。該研究對充實三維地圖綜合理論與方法體系，提升三維地圖在導航中的可靠性與實用性，具有重要的理論和現實意義。

結題摘要

相比於傳統二維導航地圖，三維動態的導航地圖展現了更為真實的地理環境，使導航信息更為直觀、可辨、生動，減輕了用戶的記憶負荷。在三維地圖中，常會遇到感興趣要素被遮擋的情形，這種遮擋在建築林立的城市之中尤為普遍。對於遮擋問題，全景地圖可以作為一種有效的解決方案，它較好地結合了二維地圖無遮擋和三維地圖高真實感兩大優點。然而，現有的城市全景地圖綜合理論和方法難以支撐高質量、動態的全景地圖綜合。因此，如何構建合理、完備、智慧型化的城市全景地圖綜合模型與算法，實現高質量、動態的地圖綜合，是目前亟待解決的科學問題。 本項目對城市導航全景地圖的動態綜合模型與算法展開研究，在最最佳化框架下，分別從地圖綜合質量和效率上解決上述問題，具體開展了（1）城市導航全景地圖的要素可見性檢測與可見性度量方法、（2）城市導航全景地圖製圖約束與最最佳化模型、（3）基於區域分解法的城市導航全景地圖綜合最佳化算法、（4）城市導航全景地圖的綜合質量與可用性評價等具體內容的研究工作。 項目提出方法通過融合4種遮擋處理運算元在消除遮擋的同時降低地圖形變；基於線性最小二乘形式構建合理、完備、易於求解的定量化地圖綜契約束，建立智慧型化的全景地圖綜合最最佳化模型，以保證地圖綜合質量；在此基礎上，採用區域分解策略，建立了城市全景地圖動態綜合最佳化算法，將大規模的最最佳化問題分解為可並行、動態求解的多個小規模子問題，以提升地圖綜合效率。方法原型系統經在溫哥華、香港等都市的真實三維導航數據下的實驗表明，本項目所提出方法可在互動級乃至實時幀速率下實現低形變、高保真、無遮擋的城市全景地圖動態綜合。用戶研究表明，本項目提出的全景地圖綜合方案較前人方法，在導航任務完成效率、用戶喜愛程度具有顯著提升。 項目提出方法在最最佳化框架下突破了原有方法難以同時兼顧製圖綜合質量和效率的限制，發展了三維地圖綜合理論與方法，具有明顯的理論意義。方法可適應三城市導航中全景地圖高質量、實時、動態綜合的嚴格要求，提升了三維地圖的套用價值，具有較強的現實意義。