Extracción de datos e inserción de elementos lineales

LINEALES.

La extracción y compatibilización de la información relacionada con los elementos lineales del entorno es la tarea más compleja y que requiere de una mayor inversión de tiempo 227 228 229 230 _{. En el caso de las simulaciones de conducción terrestre, la extracción automática de}

221

De Carpentier, G. and Bidarra, R. Interactive GPU-based Procedural Height field Brushes. In Proceedings of the 4th International Conference on the Foundation of Digital Games, Florida, USA. 2009.

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carreteras (Figura 4.6) encuentra su mayor hándicap en la correcta interpretación de las conexiones 231_{. Estas definirán la red topológica que permitirá la circulación a su través.}

Figura 4.6. Ejemplos de resultados de extracción automática presentados por J.Mena 232_.

Las fuentes de información destinadas a este fin son varias. Por una lado se encuentran las imágenes adquiridas por técnicas de percepción remota, como pueden ser fotografías aéreas e imágenes satelitales (Landsat, SPOT). Previo a su empleo, estas imágenes necesitan ser tratadas con diversas técnicas que suplan las carencias y corrijan las distorsiones en ellas existentes como consecuencia de las características inherentes a su toma de datos 233_.

Cuando la resolución de estas fuentes es insuficiente, se hace necesaria su compaginación con otras más precisas, como son los mapas digitales de datos 234_{. Sin embargo, a pesar de su}

mayor resolución, las imprecisiones asociadas al proceso de digitalización pueden seguir ocasionando conflictos (hay que tener en cuenta que el objetivo para el cuál estos planos fueron creados, no es en la mayoría de casos, la extracción de rutas con la precisión exigida por una representación virtual). En este caso, es necesario recurrir a la introducción explícita de la geometría conflictiva, siendo la compatibilización de todas las fuentes el punto más delicado.

Una vez solventados todos los errores e incompatibilidades asociados a la extracción de elementos lineales y disponible así toda su información, es necesaria su integración en la malla tridimensional del terreno. Esto requerirá resolver nuevas incongruencias, partes de ellas generadas por la diferente precisión del modelo digital de elevaciones (MDE) y de los mapas digitales de datos.

Existen tres técnicas diferentes a seguir a la hora de integrar elementos lineales, como ríos o carreteras, en la malla representativa del terreno:

229

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230

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232

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234



Los elementos lineales forman parte de la textura del terreno 235 236 237_{. Esta metodología se}

puede emplear en caso de que los elementos a representar no requieran de un exhaustivo nivel de detalle. Este es el caso de los escenarios generados para el proyecto NatSim (Nature Simulation) 238_{, como muestra la siguiente figura.}

Figura 4.7. Escenario generado para el proyecto NatSim.



Siguiendo el terreno se coloca sobre el mismo una geometría 239240241_{, ofreciendo las ventajas}

de ser un proceso simple y el inconveniente de producirse efectos de z-buffer o parpadeo indeseados. Al igual que en el caso anterior esta metodología se puede emplear en los casos en los que los elementos a insertar se perciban con un bajo nivel de detalle 242

_,

_{como es el}

caso de los simuladores de vuelo (Figura 4.8).

Figura 4.8. Ejemplo de representación de elementos lineales en un simulador de vuelo.

235

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 Mediante el empleo del algoritmo stencil shadow volume 243_{. Este procedimiento sigue tres}

pasos: generación de un poliedro a partir del vector de datos; creación en el stencil buffer de una máscara a partir de dicho poliedro; aplicación de la máscara a la escena, para renderizar el vector de datos. Este método, empleado también en la visualización terrenos que no requieran de gran realismo en la representación de las trayectorias, presenta la ventaja de ser independiente del algoritmo de renderizado del terreno, pero a costa de un mayor costo computacional.

Figura 4.9. Visualización de carreteras mediante aplicación del algoritmo stencil shadow volume 244_.

 La geometría del elemento aparece fusionadas al terreno, con la ventaja de que en este caso los límites terreno-elemento aparecen perfectos y sin efectos Z-buffer y con el inconveniente de requerir una fase de preprocesamiento larga y tediosa: compatibilización de alturas, interpolación de éstas en los puntos necesarios como consecuencia de la diferente resolución entre el modelos digital de elevaciones y los datos de la obra lineal y retriangulación de la malla en la zona adyacente a la inserción de la obra lineal para adaptarse a la mayor resolución de ésta. Esta es la única opción que ofrece la calidad visual exigida a una simulación de conducción terrestre.

La introducción de elementos lineales ha sido siempre el punto débil de la mayoría de las aplicaciones comerciales. Esto es debido por un lado al alto grado de precisión y suavizado exigido por las simulaciones de conducción terrestre. Por otro lado, la necesidad de un almacenamiento estructurado tanto de la información geométrica como topológica de la red de trayectorias con el fin de poder manipularla y transmitirla al resto de subsistemas involucrados en la simulación (motor gráfico, módulo de conducción), hace que el empleo de aplicaciones comerciales siempre tenga que verse completado posteriormente con un gran trabajo manual.

La solución a este problema consiste en la creación de herramientas específicas que automaticen al máximo esta tarea de creación de la red de trayectorias. Esta es la medida llevada a cabo por esta Tesis y por entidades como Oktal con su herramienta SCANERTM Studio Scenario 245 _{y NADS, con su Interactive Scenario Authoring Tool} 246_{. De la misma manera, para}

el caso de generación de redes de trayectorias ficticias, diversas empresas dedicadas a la creación de simuladores de conducción han desarrollado sus propias herramientas como CORYS, que ha

243

Vaaraniemi, M., Treib, M., Westermann, R. High-Quality Cartographic Roads on High-Resolution DEMs. Journal of WSCG 2011. Pp 41-48.

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245

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desarrollado el Track Builder Tool 247 _{y WIVW (Wuerzburg Institute for Traffic Sciences), que ha}

creado el software SILAB 248_.

En cuanto a la generación de escenarios ficticios en este ámbito, hay que destacar las numerosas investigaciones que en los últimos años están teniendo lugar en la generación procedural de trayectorias, en particular de carreteras 249250_{. Aunque todavía se trata de métodos}

poco intuitivos, con muchos parámetros a controlar y que suelen requerir de un retoque manual final.

Figura 4.10. Generación procedural de calles 251_.

In document Metodología para la generación automática de entornos virtuales en simuladores de conducción terrestre (página 117-121)