城市轨道交通线路的CPU/GPU协同快速建模方法

作     者：李鸣 魏庆朝 吕希奎 LI Ming;WEI Qing-chao;LV Xi-kui

作者机构：北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 石家庄铁道大学交通运输学院河北石家庄050043 

出 版 物：《图学学报》 (Journal of Graphics)

年 卷 期：2019年第40卷第4期

页      面：644-650页

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51278316) 北京市自然科学基金项目(8172040) 

主　　题：城市轨道交通 线路设计 三维线路建模 快速建模 

摘      要：城市轨道交通线路三维可视化设计能有效地改进设计质量。针对传统基于CPU的线路三维建模方法存在着建模速度慢、等待设计成果时间长、渲染效率低、场景优化困难等问题,提出一种基于CPU离散-GPU建模的城市轨道交通线路三维模型快速建模方法。首先,将线路分为线状模型和点状模型,然后根据线形设计成果利用CPU分解线状模型得到离散化的边界条件,解析点状模型得到空间信息参数,分别形成独立的、数据量极小的离散数据包;然后利用GPU的并行计算能力通过离散数据包实现线路三维模型的快速建立;联合CPU的场景拣选能力和GPU的顶点扩展能力,建立了一种用于长线状模型显示的场景优化方法。研究结果显示:①该方法建模耗时仅为传统方法的0.55%~1.30%;②浏览体验相比基于传统CPU建模和场景管理的方法显著提升,最小帧数在70帧以上;③可有效降低内存及CPU占用率等性能指标,释放设计平台计算压力;④为线路三维可视化设计实用化提供了一种可借鉴的方法和思路。