Аннотация: Предметом исследования являются методы моделирования и визуализации виртуальной среды и построения облака точек трехмерного пространства, как в системах 3D моделирования, так и на основе видеоданных. Особо рассматривается проблема неполных данных и вопросы сохранения значимой для анализа информации.
Задача моделирования виртуальной среды актуальна в таких областях как: визуализация и анализ пространственных данных большого объема; визуализация графо-аналитических моделей; мониторинг инфраструктуры области пространства интеллектуальных систем безопасности, контроля и предупреждения чрезвычайных ситуаций; построение трёхмерных карт городов и трёхмерного окружающего пространства в тренажерах; определение местоположения роботов; в САПР и медицине. В качестве методов моделирования виртуальной среды используется математический аппарат параметрического и непараметрического восстановления плотности распределения точечных объектов пространства по имеющейся выборке. Результатом проведенного исследования является концептуальное описание методов моделирования виртуальной среды. Визуально результаты моделирования представлены в виде облака точек неравномерной плотности. Для улучшения визуального восприятия точки модели представляются в виде тепловых карт с адаптивной шкалой.
В качестве примеров рассматриваются: анализ плотности распределения данных, получаемых из видеопотока, когда отдельные компоненты смеси нормальных распределений использованы для визуализации всей смеси распределений; моделирование облака точек трехмерного пространства на основе видеоданных, получаемых в результате съемки одной камерой, движущейся по произвольной траектории.
Предлагаемый подход позволит повысить точность и наглядность представления виртуальной среды для последующей визуализации и детального анализа моделируемого пространства.

Abstract: The subject of the research is the modeling and visualization methods of a virtual environment and the construction of a point cloud of three-dimensional space, both in 3D modeling systems and on the basis of video data. Particularly considered is the problem of incomplete data and the issues of maintaining information relevant to analysis.The task of modeling a virtual environment is relevant in areas such as: visualization and analysis of spatial data of large volume; visualization of graph-analytical models; monitoring of the infrastructure area of the space of intelligent security systems, control and prevention of emergency situations; building three-dimensional maps of cities and three-dimensional surrounding space in simulators; location of robots; in CAD and medicine. As methods of modeling a virtual environment, the mathematical apparatus of parametric and nonparametric reconstruction of the distribution density of point objects of space according to the available sample is used. The result of the study is a conceptual description of the methods of modeling a virtual environment. Visually, the simulation results are presented in the form of a cloud of points of uneven density. To improve visual perception, the points of the model are presented in the form of heat maps with an adaptive scale.The following are considered as examples: analysis of the distribution density of data obtained from the video stream, when the individual components of the normal distribution mixture are used to visualize the entire distribution mixture; modeling a point cloud of three-dimensional space based on video data obtained as a result of shooting with a single camera moving along an arbitrary trajectory.The proposed approach will improve the accuracy and visibility of the virtual environment for subsequent visualization and detailed analysis of the simulated space.