專利名稱：逼真三維地形幾何模型的實時繪制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種三維地形幾何模型的實時繪制方法。
背景技術：
地形繪制技術主要包括地形資源數(shù)據(jù)組織、繪制數(shù)據(jù)組織以及繪制過程中具體采用的繪制方法，地形資源數(shù)據(jù)組織是指對獲取的地形數(shù)據(jù)的存儲方式。根據(jù)地形數(shù)據(jù)獲取手段不同，典型的地形數(shù)據(jù)以等距的地表高程網格DEM采樣，如圖1a所示，這部分數(shù)據(jù)未經面向繪制的優(yōu)化處理，數(shù)據(jù)量大，冗余，但數(shù)據(jù)精度好，經常應用在科學計算或軍事方針中。繪制數(shù)據(jù)組織將得到的弟子那個資源數(shù)據(jù)面向繪制的進行重新組織，這樣做的目的是在不影響顯示效果和逼真性的基礎上盡量減少繪制定點數(shù)量和提高繪制效率。該階段的數(shù)據(jù)組織一般根據(jù)生成幾何面片的特點分為規(guī)則網格和不規(guī)則網格，一是基于四叉樹結構的簡化算法，重構后的數(shù)據(jù)格式成四邊形或規(guī)則三角形的陣列分布，如圖1b所示；二是基于三角網的簡化算法，重構后的數(shù)據(jù)格式成不規(guī)則三角形的陣列分布，如圖1c所示。前者速度快，但是簡化效果不如后者，后者的效果應該可以達到最優(yōu)，但速度卻要比前者慢一個甚至幾個數(shù)量級。繪制方法是指將經過優(yōu)化后的地形數(shù)據(jù)通過OpenGL或DirectX等繪制平臺經過顯卡繪制到顯示屏上。
目前國外公開的文獻中，Lindstrom P，Koller D，Ribarsky Wetal.“Real-Time continuous level of detail render of height fields”InSIGGRAPH，96Proc，New Orleans，Louisiana USA，1996.較早給出了四叉樹結構的實時地形簡化算法。國內王宏武，“一個與視點相關的動態(tài)多分辨率地形模型”，計算機輔助設計與圖形學報，2000，12(8)提出了基于多分辨率地形模型的視點相關模型；潘李亮，“基于LOD的大規(guī)模真實感室外場景實時渲染技術的初步研究”中國游戲開發(fā)網2003.4提出了使用了視點相關以及和地形本身起伏程度相關的技術來決定地形應有的細節(jié)程度的LOD算法。
但上述文獻的解決思路有三個缺陷第一，沒有考慮到大規(guī)模地形的優(yōu)化問題，大規(guī)模地形仿真是仿真應用中常見的需求，但是對大規(guī)模地形裝載一般都采用一次裝載所有地形，或簡單采用LRU(最近最少使用次數(shù))算法進行描述，從根本上沒有考慮到使用者對于地形漫游時的運行特點；第二，沒有考慮到地形的逼真渲染，地形的逼真渲染是現(xiàn)實的逼真性和數(shù)據(jù)復雜度矛盾中和的結果，即如何用盡量少的數(shù)據(jù)描述逼真的地形效果。比較經典的問題包括，三角網格的簡化、T型裂縫的消除、逼真紋理的加載等。在面向現(xiàn)實設備的編程中，三角形的生成一般采用三角形列表或三角形條帶生成算法(Deering Michael，“Geometry Compression”Computer Graphics，pp.13-20，August 1995)。其中隨著圖形顯示設備功能的日益強大，采用GPU(Graphic Processing Unit，圖形設備中的一種硬件結構)進行快速的頂點計算和紋理加載成為渲染的重要工具，將其應用到地形的繪制中近年來還比較少；第三，沒有考慮到地形數(shù)據(jù)動態(tài)更新，地形在顯示過程中并非一成不變，一般會由于如爆炸等特殊原因產生地形頂點位置的變化，如何將這些變化在通用的圖形系統(tǒng)上得以實現(xiàn)，上述的文獻均沒有予以考慮。因此，造成目前三維地形幾何模型時，繪制速度緩慢、繪制效率低，實時逼真繪制效果差的缺陷。

發(fā)明內容
本發(fā)明的技術解決問題克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種逼真三維地形幾何模型的實時繪制方法，該方法解決了地形模型繪制速度慢的問題，提高了繪制效率，達到了動態(tài)地形的實時逼真繪制目的。
本發(fā)明的技術解決方案逼真三維地形幾何模型的實時繪制方法，其特點在于包括下列步驟
(1)地形數(shù)據(jù)預處理，簡化地形數(shù)據(jù)結構；(2)采用基于傳統(tǒng)LRU算法與基于視點興趣相結合的方法進行文件間的實時切換的地形調度算法，完成對地形文件的實時調度；(3)基于幾何的Mip Map地形網格實施生成算法，簡化地形模型；(4)基于多紋理的GPU地形Bump Map渲染算法，顯示地形特征；(5)基于四叉樹的遍歷的地形局部替換算法，實現(xiàn)地形數(shù)據(jù)變換。所述的地形數(shù)據(jù)預處理的步驟如下(1)對原始文件數(shù)據(jù)文件分割；(2)將分割后的文件重排，即將分割后的文件組按照地理信息重新命名，并保存在文件系統(tǒng)中。
本發(fā)明使用的地形數(shù)據(jù)源于GTOPO30地形數(shù)據(jù)(具體信息、格式、使用權限參見USGS的操作手冊網站http//edcdaac.usgs.gov/gtopo30/README.asp)，該地形包含全球1000米精度的地形高度數(shù)據(jù)，16位采樣精度，將全球分為若干個區(qū)塊，每區(qū)塊大小6000*4800個采樣點。將這樣的一塊原始數(shù)據(jù)調入內存后數(shù)據(jù)量巨大難以實現(xiàn)實時操作，同時6000公里的范圍遠遠超出人的視域范圍。因此，必須對這些原始文件進行分割重排。文件分割是將文件大小由6000*4800降為512*512或更小256*256，這里取2的冪次大小是為了加快系統(tǒng)的處理速度(由于計算機采用2進制計算)，而冪值的大小一般根據(jù)應用需求和機器性能決定。重排是將分割后的文件組按照地理信息重新命名，并保存在文件系統(tǒng)中。由于GTOP030的原始文件包含具體的經緯度信息，重排的過程就可以借助這些信息獲得分割后的文件的起始經緯度。根據(jù)這些信息可以命名文件，形如gtop030_E120_N40.dem表示東經120度，北緯40度為起點的地形數(shù)據(jù)。
所述的地形調度算法步驟如下(1)取當前的視點位置及朝向，分析可視數(shù)據(jù)地形塊；
(2)根據(jù)當前地形緩存數(shù)據(jù)和可視地形塊數(shù)據(jù)更新地形緩存列表，生成下一幀數(shù)據(jù)；(3)緩存的更新。
地形經過預處理后雖然變成較小的文件組，但同時將這些文件調入內存仍還不切實際，還需要進行動態(tài)調度。由于人的試點的移動是有規(guī)律的，以及可視范圍的限制，由于傳統(tǒng)的LRU沒有考慮試點漫游過程中的反復特點，本發(fā)明在LRU的基礎上對算法進行了改進，采用基于傳統(tǒng)LRU算法與基于視點興趣相結合的方法進行文件間的實時切換的地形調度算法。
上述緩存的更新步驟如下a.緩存中每一塊數(shù)據(jù)都有一個使用次數(shù)的統(tǒng)計，若下一幀需要的地形快存在于緩存中，則該統(tǒng)計項自動加一；b.根據(jù)當前視點和朝向和上一幀的試點和朝向進行比較，得出下一幀指向的數(shù)據(jù)，若該數(shù)據(jù)存在于緩存中，則統(tǒng)計項自動加一；c.在此基礎上，將需要但不存在的數(shù)據(jù)添加到緩存中，并將同樣數(shù)量的數(shù)據(jù)從當前緩存中剔出，原則是選擇當前緩存中統(tǒng)計項最小的數(shù)據(jù)，但不能使本次命中的；d.若剔出的數(shù)據(jù)少于增加的數(shù)據(jù)，即緩存太小，則增加緩存數(shù)量；e.若沒有要剔出的數(shù)據(jù)，則每一幀自動將當前緩存中的統(tǒng)計項最小的數(shù)據(jù)塊剔出，并將當前緩存大小減一，一次保持緩存不會無限制增加；f.若系統(tǒng)繼續(xù)工作，則返回重復c，否則終止。
所述的基于幾何的Mip Map地形網格實施生成算法步驟如下(1)對于新加入的地形塊，將數(shù)據(jù)組成四叉樹結構，統(tǒng)計每一地形片頂點中的最大，最小，誤差等參數(shù)；(2)根據(jù)當前視點和地形塊包圍球中心的距離，判斷采用哪一精度級別的四叉樹數(shù)據(jù)；(3)根據(jù)相鄰的地形片數(shù)據(jù)精度級，生成地形三角形條帶，消除T型突起；(4)將三角形條帶輸入到GPU，進行平滑處理。
地形文件包含地形采樣點的幾何信息，這些信息將地形描述為一個大的網格。在實施繪制過程中，網格被三角化為Triangle List或Triangle Strips送入渲染管道以優(yōu)化渲染速度。即便如此，顯示速度特別是在多個地形文件顯示的情況下仍不能滿足需求，因此就需要進一步優(yōu)化。本發(fā)明采用的方法是基于幾何的MipMap網格生成算法，將每一個地形文件在內存中形成四叉樹的組織結構，底層為17*17個頂點組成的Data Patch，上一層包含4個下層子樹，遞歸生成直至包含文件全部頂點。對于256*256的地形文件，這樣的一顆樹包含的子樹層數(shù)為5層，每一層代表該Data Patch的一種精度。在生成四叉樹的過程中需要計算每一層地形數(shù)據(jù)的方差，平均高度等信息，這些信息在實時顯示過程中根據(jù)視點到地形中心的距離選擇某一粗糙度級別的數(shù)據(jù)。當從一個粗糙級別調到另一個粗糙級別時，屏幕上會產生跳變；而當相鄰的地形粗糙程度不同時會在交界處產生所謂的裂縫問題，解決這個問題需要用到GPU的Shader代碼。
所述的基于多紋理的GPU地形Bump Map渲染算法步驟如下(1)據(jù)地形塊數(shù)據(jù)生成凹凸貼圖的向量圖和地表地貌圖，該算法是在運行前預處理階段完成的；(2)計算地表平面法向量；(3)根據(jù)頂點數(shù)據(jù)所在平面法向量計算頂點的法向量；(4)將法向量存儲在文件中作為本算法的凹凸貼圖法向紋理輸入；(5)根據(jù)地形頂點的高度，計算該定點使用地表紋理的權值；(6)利用GPU的像素處理單元(Pixel Shader)合成紋理并計算光照；(7)進行bump貼圖算法。
所述的基于四叉樹的遍歷的地形局部替換算法步驟如下(1)獲取待替換地形地理位置；
(2)根據(jù)上述的地形位置索引四叉樹；(3)更新局部地形數(shù)據(jù)；(4)重新計算法向量信息。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于(1)針對高精度地形高程數(shù)據(jù)規(guī)模大，不能一次性調入內存的問題，按照區(qū)域將地形數(shù)據(jù)分割為多個文件，保存在文件系統(tǒng)中或數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，采用基于傳統(tǒng)LRU算法與基于視點興趣相結合的方法進行文件間的實時切換、調度，達到了靈活有效管理大規(guī)模地形數(shù)據(jù)的效果；(2)針對三維地形幾何模型頂點數(shù)據(jù)量大，繪制速度慢的問題，在建立樹狀數(shù)據(jù)結構的基礎上，使用基于幾何的mipmap方法，根據(jù)視點和局部地形特點實時形成最少數(shù)量的頂點，并借助基于硬件的頂點切換算法對因視點改變引起的地形跳變進行平滑處理，達到了地形模型繪制效果和繪制速度的良好平衡；(3)針對現(xiàn)有地形地貌特征復雜，完全使用幾何面片描述，難以保證其逼真性和繪制的實時性的問題，采用了基于多紋理的GPU地形渲染方法，并通過凹凸貼圖算法和紋理混合，將基本地貌紋理和文化特征紋理進行實時融合，既達到逼真顯示的效果，也提高了繪制效率；(4)針對地形繪制中需要動態(tài)改變局部頂點坐標的應用需求，采用基于四叉樹的遍歷，定位局部頂點數(shù)據(jù)，借助基于圖形硬件的插值算法實現(xiàn)更新后的數(shù)據(jù)與周圍環(huán)境數(shù)據(jù)的融合，以達到動態(tài)地形的實時繪制目的。


圖1為現(xiàn)有地形數(shù)據(jù)基本組織結構圖，其中圖1a為典型的地形數(shù)據(jù)以等距的地表高程網格DEM采樣圖，圖1b為基于規(guī)則三角形化陣列分布圖，如圖1b所示，圖1c為不規(guī)則三角形的陣列分布圖；圖2為本發(fā)明的大規(guī)模地形調度算法模塊結構圖；圖3為本發(fā)明的基于幾何的Mip Map地形網格簡化示意圖；
圖4為本發(fā)明的消除T型突起示意圖；圖5為本發(fā)明的基于多紋理的GPU地形Bump Map渲染算法示意圖；圖6為本發(fā)明的基于四叉樹的遍歷的地形局部替換算法示意圖。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發(fā)明進一步詳細說明。
以當前反映中國地形的原始DEM數(shù)據(jù)文件，橫縱為1024*1024個頂點為例。
1.首先進行預處理，對數(shù)據(jù)文件進行分割，該文件被分割為256*256大小的文件序列組，再將分割后的文件組按照地理信息重新命名，并保存4個地形文件中，假設文件a，b，c，d。
2.然后采用基于傳統(tǒng)LRU算法與基于視點興趣相結合的方法進行文件間的實時切換的地形調度算法，完成對地形文件的實時調度。傳統(tǒng)的LRU算法考慮最近最少使用的地形信息，當緩沖中沒有空間時，將最近最少使用的地形塊剔出內存。這種方法廣泛使用在內存調度程序中，但沒有考慮到地形瀏覽過程中的特點。當人們位于某一視點，并且按某一路線進行運動時，總可以根據(jù)運動的方向預測下一幀視點的位置，根據(jù)興趣，視點可以轉動，這就增加了預測的復雜性。本發(fā)明結合視點運動興趣的LRU算法，可以將這種預測融入算法中。如圖2所示，地形調度算法如下(1)繪制程序啟動，初始化地形數(shù)據(jù)緩存，預載入原點附近的地形數(shù)據(jù)；初始時，原點位于文件a所在地域，且此時視點能及的范圍僅為a地域，則初始化的地形緩存中僅存儲a的數(shù)據(jù)信息；(2)獲取當前的視點位置及朝向，分析可視數(shù)據(jù)地形塊；顯示過程中，假若視點位于a，b交界處，此時可是內容包含a，b兩塊地形數(shù)據(jù)；(3)根據(jù)當前地形緩存數(shù)據(jù)和可視地形塊數(shù)據(jù)更新地形緩存列表，由于b地形數(shù)據(jù)此時并不在緩存之中，因此算法將裝載b數(shù)據(jù)到緩存中。生成下一幀數(shù)據(jù)；
(4)緩存的更新是本發(fā)明中的重點，具體步驟如下a.緩存中每一塊數(shù)據(jù)都有一個使用次數(shù)的統(tǒng)計，若下一幀需要的地形快存在于緩存中，則該統(tǒng)計項自動加一；b.根據(jù)當前視點和朝向和上一幀的試點和朝向進行比較，根據(jù)趨勢預測出下一幀可能的數(shù)據(jù)，若該數(shù)據(jù)存在于緩存中，則統(tǒng)計項自動加一；c.在上述a、b的基礎上，將需要但不存在的數(shù)據(jù)添加到緩存中，并將同樣數(shù)量的數(shù)據(jù)從當前緩存中剔出，原則是選擇當前緩存中統(tǒng)計項最小的數(shù)據(jù)，但不能使本次命中的；d.若剔出的數(shù)據(jù)少于增加的數(shù)據(jù)(即緩存太小)，則增加緩存數(shù)量，一般增加一倍，即當前緩存大小僅為1塊地形，而由于a，b都在被顯示，而緩存數(shù)量必須增加，增加策略為2倍于原始大小，若原始大小為4塊地形，則增加后的地形大小為8塊；e.若沒有要剔出的數(shù)據(jù)，則每一幀自動將當前緩存中的統(tǒng)計項最小的數(shù)據(jù)塊剔出，并將當前緩存大小減一，一次保持緩存不會無限制增加；f.若系統(tǒng)繼續(xù)工作，則返回重復c，否則終止。
3.基于幾何的Mip Map地形網格實施生成算法，簡化地形模型，如圖3、圖4所示，具體步驟如下(1)將地形調度算法中步驟(4)后的地形數(shù)據(jù)塊形成列表并對每一塊循環(huán)進行如下操作；當初次加入地形b后場景圖中并沒有相應的繪制對象(具體包含繪制地形、紋理的數(shù)據(jù)和狀態(tài))，因此系統(tǒng)此時將建立相應的繪制對象將每一個地形文件在內存中形成四叉樹的組織結構，底層為17*17個頂點組成的DataPatch，上一層包含4個下層子樹，遞歸生成直至包含文件全部頂點。對于256*256的地形文件，這樣的一顆樹包含的子樹層數(shù)為5層，每一層代表該Data Patch的一種精度。
(2)對于新加入的地形塊，將數(shù)據(jù)組成四叉樹結構，統(tǒng)計每一DataPatch頂點中的最大，最小，誤差等參數(shù)；(3)根據(jù)當前視點和地形塊包圍球中心的距離，判斷采用哪一精度級別的四叉樹數(shù)據(jù)；建立繪制對象后，該地形模型即可進行正常繪制。繪制時首先需要確定采用那個精度的數(shù)據(jù)送去顯示，這是十分必要的優(yōu)化過程。Data Patch從最粗糙(0級)到最精細(n級)，頂點數(shù)量相差2^(n-1)倍，在視點誤差滿足的情況下選擇相對粗糙的精細級別在大規(guī)模數(shù)據(jù)的情況下可以大大減輕系統(tǒng)壓力，從而從根本上提高繪制速度。視點誤差的判斷有多種，如基于投影空間、基于屏幕空間等，由于相應算法很多，具體算法不在本發(fā)明保護范圍。
(4)根據(jù)相鄰的地形片數(shù)據(jù)精度級，生成地形三角形條帶，消除T型突起；當相鄰Data Patch的精細級別不同時會由于相鄰的頂點不對應而產生T型突起，該問題的解決可以通過本方法解決假設Patch1和Patch2相鄰且精細級別分別為2和3。由于3級更加精細，為了保證顯示質量，令Patch2與之相鄰的三角形定點選擇3級精度，其余不變，這樣生成的三角形條帶可以較好的解決T突起問題，同理，相鄰地形文件間的Patch也采取此法消除T突起。
(5)將三角形條帶輸入到GPU，進行平滑處理。
4.如圖5所示，進行基于GPU的多層紋理融合的凹凸貼圖步驟如下運行前需要根據(jù)地形的頂點信息生成地形向量信息，即每個地形頂點處的法向量，還需要由美工給出地表特征數(shù)據(jù)文件。法向量求法先求出頂點所在平面的平面法向量，然后再根據(jù)平面法向量的平均求出該頂點的法向量。地表特征數(shù)據(jù)文件記錄對應地表每個頂點使用原始紋理的信息。本發(fā)明支持3路并發(fā)的原始紋理，每個頂點可以任選其一，或者給出三者的各自比例的權值。
(1)根據(jù)地形塊數(shù)據(jù)生成凹凸貼圖的向量圖和地表地貌圖，這是在運行前預處理階段完成的；(2)計算地表平面法向量；(3)根據(jù)頂點數(shù)據(jù)所在平面法向量計算頂點的法向量；(4)將法向量存儲在文件中作為凹凸貼圖法向紋理輸入；(5)根據(jù)地形頂點的高度，計算該定點使用地表紋理的權值?？梢詫崟r輸入3個地表紋理，這里的權值就是該頂點使用三個地表紋理的比重，并將權值記錄在單獨的文件中作為紋理參數(shù)輸入；(6)利用GPU的像素處理單元(Pixel Shader)合成紋理并計算光照。紋理合成最終顏色＝紋理1顏色*紋理1權值+紋理2顏色*紋理2權值+紋理3顏色*紋理3權值；(7)進行采用bump貼圖算法(該算法是成熟的算法)。
5.如圖6所示，基于四叉樹的遍歷的地形局部替換算法步驟如下(1)獲取待替換地形地理位置，即獲得地形起始頂點的經緯度信息，根據(jù)該信息，可以獲得該地形數(shù)據(jù)在四叉樹中的位置；(2)根據(jù)上述的地形位置索引四叉樹；(3)更新局部地形數(shù)據(jù)，即在地形數(shù)據(jù)繪制對象對應的頂點數(shù)組進行替換；(4)重新計算法向量信息，先求出頂點所在平面的平面法向量，然后再根據(jù)平面法向量的平均求出該頂點的法向量。
權利要求
1.逼真三維地形幾何模型的實時繪制方法，其特征在于包括下列步驟(1)地形數(shù)據(jù)預處理，簡化地形數(shù)據(jù)結構；(2)采用基于傳統(tǒng)LRU算法與基于視點興趣相結合的方法進行文件間的實時切換的地形調度算法，完成對地形文件的實時調度；(3)基于幾何的Mip Map地形網格實施生成算法，簡化地形模型；(4)基于多紋理的GPU地形Bump Map渲染算法，顯示地形特征；(5)基于四叉樹的遍歷的地形局部替換算法，實現(xiàn)地形數(shù)據(jù)變換。
2.根據(jù)權利要求1所述的逼真三維地形幾何模型的實時繪制方法，其特征在于所述步驟(1)中的地形數(shù)據(jù)預處理的步驟如下(1)對原始文件數(shù)據(jù)文件分割；(2)將分割后的文件重排，將分割后的文件組按照地理信息重新命名，并保存在文件系統(tǒng)中。
3.根據(jù)權利要求1所述的逼真三維地形幾何模型的實時繪制方法，其特征在于所述步驟(2)中的地形調度算法步驟如下(1)取當前的視點位置及朝向，得到可視地形塊數(shù)據(jù)；(2)根據(jù)當前地形緩存數(shù)據(jù)和可視地形塊數(shù)據(jù)更新地形緩存列表，生成下一幀數(shù)據(jù)；(3)進行緩存的更新。
4.根據(jù)權利要求3所述的逼真三維地形幾何模型的實時繪制方法，其特征在于所述緩存的更新步驟如下a.緩存中每一塊數(shù)據(jù)都有一個使用次數(shù)的統(tǒng)計，若下一幀需要的地形快存在于緩存中，則該統(tǒng)計項自動加一；b.根據(jù)當前視點和朝向和上一幀的試點和朝向進行比較，得出下一幀指向的數(shù)據(jù)，若該數(shù)據(jù)存在于緩存中，則統(tǒng)計項自動加一；c.在此基礎上，將需要但不存在的數(shù)據(jù)添加到緩存中，并將同樣數(shù)量的數(shù)據(jù)從當前緩存中剔出，原則是選擇當前緩存中統(tǒng)計項最小的數(shù)據(jù)，但不能使本次命中的；d.若剔出的數(shù)據(jù)少于增加的數(shù)據(jù)，即緩存太小，則增加緩存數(shù)量；e.若沒有要剔出的數(shù)據(jù)，則每一幀自動將當前緩存中的統(tǒng)計項最小的數(shù)據(jù)塊剔出，并將當前緩存大小減一，一次保持緩存不會無限制增加；f.若系統(tǒng)繼續(xù)工作，則返回重復c，否則終止。
5.根據(jù)權利要求1所述的逼真三維地形幾何模型的實時繪制方法，其特征在于所述的步驟(3)基于幾何的Mip Map地形網格實時生成算法步驟如下(1)對于新加入的地形塊，將數(shù)據(jù)組成四叉樹結構，統(tǒng)計每一地形片頂點中的參數(shù)；(2)根據(jù)當前視點和地形塊包圍球中心的距離，采用適合于該精度級別的四叉樹數(shù)據(jù)；(3)根據(jù)相鄰的地形片數(shù)據(jù)精度級，生成地形三角形條帶，消除T型突起；(4)將三角形條帶輸入到GPU，進行平滑處理。
6.根據(jù)權利要求1所述的逼真三維地形幾何模型的實時繪制方法，其特征在于所述的步驟(4)基于多紋理的GPU地形Bump Map渲染算法步驟如下(1)根據(jù)地形塊數(shù)據(jù)生成凹凸貼圖的向量圖和地表地貌圖；(2)計算地表平面法向量；(3)根據(jù)頂點數(shù)據(jù)所在平面法向量計算頂點的法向量；(4)將法向量存儲在文件中作為本算法的凹凸貼圖法向紋理輸入；(5)根據(jù)地形頂點的高度，計算該定點使用地表紋理的權值；(6)利用G PU的像素處理單元Pixel Shader合成紋理并計算光照；(7)進行bump貼圖算法。
7.根據(jù)權利要求1所述的逼真三維地形幾何模型的實時繪制方法，其特征在于所述的基于四叉樹的遍歷的地形局部替換算法步驟如下(1)獲取待替換地形地理位置；(2)根據(jù)上述的地形位置索引四叉樹；(3)更新局部地形數(shù)據(jù)；(4)重新計算法向量信息。
全文摘要
逼真三維地形幾何模型的實時繪制方法，其特征在于包括下列步驟(1)地形數(shù)據(jù)預處理，使地形數(shù)據(jù)結構符合本方法后續(xù)部分的操作；(2)采用基于傳統(tǒng)LRU算法與基于視點興趣相結合的方法進行文件間的實時切換的地形調度算法，完成對大規(guī)模地形文件的實時調度；(3)基于幾何的Mip Map地形網格實施生成算法，簡化地形模型；(4)基于多紋理的GPU地形Bump Map渲染算法，顯示地形特征；(5)基于四叉樹的遍歷的地形局部替換算法，實現(xiàn)地形數(shù)據(jù)變換。本發(fā)明解決了地形模型繪制速度慢的問題，提高了繪制效率，達到了動態(tài)地形的實時繪制目的。
文檔編號G06T1/60GK1753033SQ20051008683
公開日2006年3月29日 申請日期2005年11月10日 優(yōu)先權日2005年11月10日
發(fā)明者王莉莉, 史遜, 劉賢梅 申請人:北京航空航天大學