虛擬實景發展環境與應用---子計畫三：階層式視覺資料結構

Abstract

在虛擬實景(Virtual reality)的系統裡,以交談 速率(Interactiveframe rate)作顯像是相當基本的要 求.但以現有繪圖工作站的執行速率來看,很難 對所包含的大量資料提供即時顯像.為滿足效 率上的需求,一方面可在虛擬環境中建構空間 資料結構(Spatial data structure)以加速顯像速度; 另一方面,則有賴於建構階層式結構(Hierarchical structure),並盡可能在不影響顯像品質的條件下, 為虛擬空間中的每一物件挑選適當的粗細層次(Level of detail),以達成即時顯像的要求.本計畫 將同時考慮上述的兩方面,以解決目前虛擬實 景系統在顯像速度上的不足.此外,我們將從不 同應用領域中,根據計算機圖學的原理,彙整出 有關虛擬實物(Virtual object)之塑造及其相關運 算的演算方法;並考慮加入虛擬實景中,反應時 間因素的限制條件,製做成工具程式庫(Toolkit library),以供建構虛擬環境(Virtualenvironment)及人 機交談界面之用.為方便未來之建構,我們將採用物件導向的方式(Object-oriented programming),開發 此程式庫.本計畫將以計算機圖學中常見的兩 種資料型式,作為探討的主要目標.第一類為實 體資料(Volume data):包括了三維醫學影像(Medical image)以及科學視算資料(Scientific visualization).第 二類為多邊形資料(Polygon-based data),它出現於許 多計算機圖學的應用系統中.在第一年裡,我們 將以實體資料為研究重點,探討如何有效地建 構實體資料,使得平移旋轉(Transformation)、橫截 面(Cutting plane)、透視(Look through)與切片(Cutting slab)等運算,能達到即時顯像的要求.第二年,我 們將針對多邊形資料,研究如何有效利用階層 式空間資料結構,解決遮掩(Visibility)及細部省 略(Detail elision)等問題.使得空間巡訪(Space walk through)在虛擬實景系統中能即時進行.第三年時 ,我們一方面研究如何將前述結果推廣到平行 與分散式環境中,另一方面,則將前兩年的研究 成果與研究群中其他的模組整合、測試,並以 實例在Test bed環境中,展示各種虛擬實景之效果 .