Отзыв оппонента Бондарев

ОТЗЫВ
официального
оппонента
на
диссертацию
Бобкова
Александра
Евгеньевича «Интерактивная визуализация 3D-данных на виртуальном
глобусе в стереоскопических системах», представленную на соискание
ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.01.01 –
«Инженерная геометрия и компьютерная графика»
Актуальность. Направление визуализации 3D-данных на глобусе
активно развивается в мире. Виртуальный глобус является мощным
инструментом визуализации данных в географическом контексте в самых
разнообразных практических задачах. Виртуальный глобус может служить
единой платформой для визуализации всех типов данных с географической
привязкой. Для этого необходимо разрабатывать методы визуализации
подобных данных, методы взаимодействия и управления данными в
трехмерном пространстве. Данная диссертационная работа представляет
результаты исследований по созданию алгоритмического и программного
обеспечения
формирования
и
визуализации
пространственной
географической информации в рамках модели виртуального глобуса, что
обуславливает ее актуальность.
Диссертационная
работа
выполнена
в
объеме
143
стр.
машинописного текста, содержит введение, четыре главы, основные выводы,
1 табл., 70 рисунков. Библиография включает 144 наименования.
Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной
работы,
формулируется
цель
и
задачи
описываемых
исследований,
раскрывается научная новизна и практическая значимость данной работы.
В
первой
главе
представлен
обзор
современных
методов,
применяемых для построения и визуализации виртуальных глобусов и
географической визуализации. Приводятся источники данных, которые
можно использовать для построения виртуального глобуса. Приводятся
основные форматы хранения и протоколы передачи геоданных. Автор
1
проводит
сравнительный
обзор
различных
подходов
к
генерации
трехмерного рельефа. Рассматриваются их модификации для случая глобуса
и варианты разбиения поверхности глобуса на плитки. Рассматриваются
технические сложности и особенности визуализации виртуального глобуса.
Вторая глава посвящена технологиям визуализации и различным
режимам рендеринга глобуса. Автор описывает различные способы
визуализации глобуса для разных задач: как условный, так и реалистичный
рендеринг. В данной главе автор предлагает способ визуализации глобуса с
полупрозрачной поверхностью. Традиционный подход к прозрачности в
случае глобуса приводит к ряду графических артефактов, связанных с
порядком рендеринга разных объектов. Предлагается способ визуализации
глобуса, который устраняет эти артефакты с помощью двухпроходного
рендеринга. Также в данной главе автор рассматривает задачу визуального
представления подземных объектов под поверхностью глобуса, и предлагает
алгоритм визуализации глобуса для этого случая.
В третьей главе автор описывает разработанные им алгоритмы
визуализации облаков точек и объемных данных. Автор объясняет
актуальность проблемы, происхождение облаков точек, которые необходимо
визуализировать на глобусе. Для визуализации таких облаков точек
приводится
разработанный
алгоритм,
основанный
на
использовании
древовидной структуры данных для изменения детализации видимой части
облака точек на экране. Также в данной главе автором предлагается
двухпроходной алгоритм рендеринга объемных данных, который является
модификацией оригинального алгоритма прямого объемного рендеринга для
случая виртуального глобуса.
Четвертая глава посвящена способам взаимодействия пользователя с
глобусом и данными на глобусе в виртуальном окружении. В ней описан
программный комплекс, реализующий эти способы и разработанные алгоритмы визуализации данных, представленные в предыдущих главах. Данный
комплекс использует программные зависимости с открытым исходным ко2
дом, что является достоинством. Комплекс имеет гибкую и расширяемую архитектуру, что позволяет легко добавлять новые возможности в будущем.
Представленный программный комплекс предназначен для визуализации и взаимодействия с 3D-данными на глобусе в виртуальном окружении. В
нем реализованы три основных направления:
- поддержка различных стерео-режимов, совместимых с современным
оборудованием. Настройки стереоэффекта динамически подстраиваются в
зависимости от высоты камер над глобусом, что позволяет воспринимать
объем как глобуса целиком из космоса, так и отдельных небольших объектов
на поверхности глобуса;
- поддержка различных режимов навигации, позволяющих в разных задачах по-разному осматривать интересующие 3D-данные на глобусе;
- поддержка различных способов взаимодействия с данными как через
графический интерфейс пользователя (с учетом особенностей, возникающих
при стереовизуализации), так и с помощью инструмента «виртуальная лазерная указка», который заменяет мышь при работе в стерео-режиме.
В заключении приведены основные результаты работы и выводы:
- Разработан способ визуализации виртуального глобуса с полупрозрачной поверхностью рельефа, который обеспечивает как надземный, так и подземный просмотр геометрических объектов под поверхностью глобуса и
устраняет графические артефакты, вызванные перекрытием слоев рельефа и
вспомогательной геометрии.
- Разработан алгоритм визуализации облаков точек на глобусе с уровнями детализации, учетом особенностей глобуса, контролем плотности точек
на экране и фильтрации по заданным критериям на графическом процессоре.
- Разработан алгоритм визуализации объемных данных, заданных в географической системе координат, который позволяет осуществлять просмотр
данных сейсмотомографии, в том числе производить анимацию изменений во
времени.
3
- Разработан программный комплекс, обеспечивающий визуализацию
виртуального глобуса, данных и 3D-объектов на глобусе, взаимодействие с
ними в виртуальном окружении на современном оборудовании. Разработанный программный комплекс обеспечивает удобную навигацию в трехмерном
пространстве виртуального глобуса, стереоскопическую визуализацию с учетом разных масштабов, поддержку графического интерфейса пользователя.
Новизна работы заключается в разработанных автором способе
визуализации глобуса с полупрозрачной поверхностью и алгоритмах
визуализации облаков точек и объемных данных на виртуальном глобусе.
Эти
алгоритмы
позволяют
реализацию
визуального
представления
подземных геофизических данных (каталогов землетрясений и данных
сейсмотомографии) на виртуальном глобусе.
Особо следует отметить практическую направленность работы А.Е.
Бобкова. Разработанные подходы, методы и алгоритмы успешно реализованы
в различных программных системах визуального представления данных.
Успешная работа таких систем на практике подтверждает корректность и
работоспособность
Результаты
разработанных
диссертации
автором
методов
и
алгоритмов.
могут быть полезны для широко
спектра
практических задач визуализации сложных типов данных, в том числе
многомерных, в рамках модели виртуального глобуса. Также полученные в
работе
результаты
имеют
большую
перспективу
использования
в
образовательных целях и демонстрационных (проведение демонстраций в
музейных и выставочных комплексах).
Достоверность результатов работы подтверждается корректным
применением использованных в работе современных подходов и методов
компьютерной графики, хорошим согласованием результатов с имеющимися
данными, а также примерами практической реализации.
4
Диссертация хорошо и подробно структурирована, написана хорошим
языком, однако существуют некоторые замечания.\
1.
Подходы, методы и алгоритмы, представленные в данной работе,
в принципе, имеют очень широкий спектр потенциального применения в
самых различных областях, как научных исследований, так и практических
задач обработки и визуального представления данных. В этом случае был бы
уместен краткий анализ перспектив применения данных подходов: где
подобное применение будет наиболее эффективным, а где нет. Отдельные
замечания по этому поводу присутствуют в тексте работы, однако четкий
анализ отсутствует.
2.
В параграфе 3.1.2. при описании алгоритма визуализации облаков
точек предлагается выбирать конкретные оптимальные значения величин N1
–
N3.
Данный
выбор,
по-видимому,
основывается
на
результатах
вычислительных экспериментов и тестовых расчетов, однако их краткое
описание не приводится.
3.
Применение визуального стереопредставления является мощным
инструментом
усиления
восприятия
данных.
Однако
организация
стереопредставления эффективна не для всех задач и связанных с ними типов
данных. Здесь было бы нужно краткое описание, для каких задач и типов
данных их визуальное представление в стереорежиме будет наиболее
эффективно.
В целом, несмотря на приведенные выше замечания, диссертация
выполнена на высоком научном уровне, получены необходимые для
практики и обладающие научной новизной результаты, достоверность
которых не вызывает сомнений.
Основные результаты диссертации опубликованы в реферируемых
журналах и сборниках, а также докладывались и обсуждались на научных
конференциях
и
семинарах.
Автореферат
полностью
соответствует
содержанию диссертации. Работа удовлетворяет требованиям ВАК
5
6