>[0051]如其他許多算法，其熱點(diǎn)圖生成步驟中，熱點(diǎn)的影響半徑都限制于屏幕像素空間， 因此在實(shí)際應(yīng)用中，該些算法應(yīng)用場(chǎng)景有限，對(duì)許多場(chǎng)景無(wú)法使用，甚至?xí)a(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié) 果；本發(fā)明中，熱點(diǎn)影響半徑是基于實(shí)際經(jīng)紳度空間，因此，不管是實(shí)時(shí)還是離線算法，本文 算法都可W產(chǎn)生正確的熱點(diǎn)圖結(jié)果。
【附圖說(shuō)明】
[0化2] 圖1是實(shí)施例中基于并行加速的熱點(diǎn)圖生成方法的步驟流程圖。
[0化3] 圖2、圖3是災(zāi)害點(diǎn)數(shù)為5000,分辨率為4000*3000時(shí)效果對(duì)比圖；其中圖2是經(jīng) 典算法的效果圖，圖3是本發(fā)明算法的效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0054] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面通過(guò)具體實(shí)施例和 附圖，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0055] 本實(shí)施例提供的基于并行加速的熱點(diǎn)圖生成方法，其步驟流程如圖1所示，包括 空間-圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部分1，距離矩陣生成部分2,GPU灰度圖生成部分3,GPU彩色圖生成 部分4,和GIS圖層顯示部分5,整個(gè)過(guò)程均在GPU中完成，最終輸出一張彩色熱點(diǎn)圖，并在 GIS二維地圖中展示。其中：
[0056] 空間-圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部分1，負(fù)責(zé)將輸入的災(zāi)害點(diǎn)的空間經(jīng)紳度坐標(biāo) (long;Uude,latitude)轉(zhuǎn)換為輸出熱點(diǎn)圖圖像空間的二維圖像坐標(biāo)（x,y);
[0化7] 距離矩陣生成部分2,負(fù)責(zé)根據(jù)用戶輸入的災(zāi)害點(diǎn)的影響半徑R，計(jì)算災(zāi)害點(diǎn)的影 響因子距離矩陣Matrix;
[005引 GPU灰度圖生成部分3,負(fù)責(zé)計(jì)算所有災(zāi)害點(diǎn)影響范圍的疊加灰度圖信息；
[0059] GPU彩色圖生成部分4,負(fù)責(zé)根據(jù)灰度圖計(jì)算映射后的彩色圖信息；
[0060] GIS圖層顯示部分5,負(fù)責(zé)將輸出的彩色熱點(diǎn)圖繪制到GIS地圖中，展示給用戶。
[0061] 下面分別針對(duì)每一個(gè)步驟，詳細(xì)闡述技術(shù)方案及實(shí)現(xiàn)方法。
[0062] 假定輸入災(zāi)害點(diǎn)個(gè)數(shù)為N，災(zāi)害點(diǎn)數(shù)據(jù)集合為PSet(腳。每個(gè)災(zāi)害點(diǎn)的影響半徑為 R，輸出熱點(diǎn)圖圖像大小寬高為wi化h和hei曲t，待映射的色帶為ColorRamp[(Colorl,offs etl), (Color2,offset2),......，（ColorM,offsetM)]，其中顏色數(shù)為M種，Colorl-ColorM為 色帶的M種顏色，offsetl-offsetM為每種顏色在色帶中對(duì)應(yīng)的偏移量。
[0063] (一）空間-圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部分1
[0064]對(duì)于給定災(zāi)害點(diǎn)P空間坐標(biāo)經(jīng)紳度值Space(X，y，Z)，需要轉(zhuǎn)換為輸出的圖像坐標(biāo) PImage(x，y)，該里，使用化化技術(shù)，在GPU中完成坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。
[00化]首先，創(chuàng)建一張浮點(diǎn)紋理TextureP，其大小為N*3,對(duì)應(yīng)的紋理格式為GL_RGB，GL_ 化OAT。該浮點(diǎn)紋理為一維紋理，里面保存了每個(gè)空間坐標(biāo)點(diǎn)經(jīng)紳度值Space(x，y，z)。不 過(guò)，該里需要說(shuō)明一下，對(duì)于不同的顯卡，一維紋理大小的限制也不同，如果輸入災(zāi)害點(diǎn)個(gè) 數(shù)N太多，一張一維紋理無(wú)法保存該些信息，可W通過(guò)申請(qǐng)多張一維紋理，或者直接申請(qǐng)二 維紋理的方式來(lái)解決該問(wèn)題；
[0066] 其次，創(chuàng)建一張浮點(diǎn)紋理TexturePImage，其大小為N*l,對(duì)應(yīng)紋理格式為GL_ RGB,GL_FLOAT，該紋理用來(lái)輸出每個(gè)點(diǎn)轉(zhuǎn)換后的圖像坐標(biāo)；
[0067] 第S，包I建一個(gè)帖緩沖對(duì)象FBO,名為FBO_CoordinateTransform，作為此次擅染 的擅染緩沖，將TexturePImage綁定到FBO_CoordinateTransform的 0 號(hào)buffer中，作為 輸出紋理；
[0068] 第四，包I建一個(gè)著色器對(duì)象Program_CoordinateTransfo;rm，綁定一個(gè)頂點(diǎn)著色器 和一個(gè)片元著色器對(duì)象，另外傳入幾個(gè)化iform值；
[0069]uniformvec4map_extent;待輸出點(diǎn)的經(jīng)紳度范圍（minX,minY,ma;sX,ma;sY)
[0070]uniformvec2imagesize;待輸出圖像寬高（wi化h,hei曲t)
[0071]uniformsampler2Dtex1:ureP;坐標(biāo)點(diǎn)的經(jīng)紳度信息紋理；
[0072] 第五，在片元著色器中，首先從textureP中獲取當(dāng)前災(zāi)害點(diǎn)的經(jīng)紳度坐標(biāo) P(X，y，Z)，其次計(jì)算其對(duì)應(yīng)的圖像坐標(biāo)，計(jì)算公式如下，其中P.x、P.y分別表示災(zāi)害點(diǎn)的經(jīng) 度和紳度：
[0073]PImage.X= ((P.x-minX) / (ma;sX-minX))*width
[0074] PImage.y=hei曲t-(化y-min''〇 / (max;Y-min''〇) *hei曲t(圖像坐標(biāo)與經(jīng)紳度坐 標(biāo)系在Y軸方向是反的）；
[0075] 第六，最終在繪制的時(shí)候，綁定輸出FB0為FBO_CoordinateTransform，著色器為 Program_CoordinateTransfo;rm。繪制一個(gè)大小為N*1的矩形，綁定輸入紋理TextureP。待 繪制完成后，通過(guò)readPixel命令將輸出結(jié)果從顯存拷貝到內(nèi)存中，存放在數(shù)組PImage中。
[0076](二）距離矩陣生成部分2
[0077] 對(duì)于每個(gè)災(zāi)害點(diǎn)P和影響半徑R，需要計(jì)算一個(gè)距離矩陣Matrix,里面保存距離災(zāi) 害點(diǎn)不同距離的影響因子，其范圍為[0，1]。該里我們?cè)贕PU里完成計(jì)算，輸出距離保存在 紋理TextureMatrix中。
[0078] 首先，創(chuàng)建一張浮點(diǎn)紋理TexturePMatrix，其寬高均為Distance=R*2-l(用戶可 W自定義范圍，該里是我們實(shí)驗(yàn)參數(shù)，其中R越大，計(jì)算范圍越大），其目的是在用戶輸入的 影響半徑基礎(chǔ)上，再外擴(kuò)一定范圍，W保證最終的熱點(diǎn)圖效果和準(zhǔn)確性。該紋理對(duì)應(yīng)紋理格 式為GL_LUMINANCE，GL_FL0AT，該紋理用來(lái)輸出每個(gè)點(diǎn)轉(zhuǎn)換后的圖像坐標(biāo)；
[0079] 其次，創(chuàng)建一個(gè)帖緩沖對(duì)象FB0,名為FBO_Matrix，作為此次擅染的擅染緩沖，將 Tex1:urePMat;rix綁定到FBO_Matrix的0號(hào)buffer中，作為輸出紋理；
[0080] 第S，包I建一個(gè)著色器對(duì)象Program_Mat;rix，綁定一個(gè)頂點(diǎn)著色器和一個(gè)片元著 色器對(duì)象，另外傳入一個(gè)化iform值；
[0081]uniformfloatdistance;距離矩陣的寬和高
[008引第四，在片元著色器中，首先計(jì)算當(dāng)前片元對(duì)應(yīng)于矩陣Matrix中的行列序號(hào)i和j，之后計(jì)算當(dāng)前片元的影響因子，計(jì)算公式如下（用戶可W選擇其他方式計(jì)算，可W達(dá)到 不同的效果（如顏色過(guò)渡速度有所不同），本發(fā)明使用的是平方根和指數(shù)計(jì)算（顏色過(guò)渡更 平滑更自然一些），用戶可W選擇Log或者其他函數(shù)來(lái)計(jì)算）：
[008引Math.Max((distance- (Math.Sqrt(Math.Pow(i-distance+l, 2) +Math. 化w(j-distance+l, 2)))), 0);其中，Math表示計(jì)算類名，Max表示計(jì)算最大值函數(shù)名，distance為距離矩陣的寬和高，Sqrt表示計(jì)算平方根的函數(shù)名，Pow表示計(jì)算X的y次方 的函數(shù)名，1表示底數(shù)的閥值，2表示指數(shù)。
[0084] 最后，距離矩陣就保存在輸出紋理TexturePMatrix中。
[0085] (S)GPU灰度圖生成部分3
[0086] 該步驟中，我們針對(duì)每個(gè)災(zāi)害點(diǎn)，通過(guò)化engl繪制一個(gè)正方形，給正方形貼上距 離矩陣的紋理，之后利用化engl本身的紋理混合texenv和片元混合blend技術(shù)，實(shí)現(xiàn)影響 因子的自動(dòng)疊加，最終輸出熱點(diǎn)圖灰度圖紋理。
[0087] 首先，包I建一張浮點(diǎn)紋理TexturePGray，其寬高分別為wi化h和hei曲t，作為 此次擅染的結(jié)果，保存所有災(zāi)害點(diǎn)影響因子的疊加結(jié)果。該紋理對(duì)應(yīng)紋理格式為GL_ LUMINANCE,GL_FLOAT；
[00能]其次，創(chuàng)建一個(gè)帖緩沖對(duì)象FBO,名為FBO_Gray，作為此次擅染的擅染緩沖，將TexturePGray綁定到FB0_Gray的0號(hào)buffer中，作為輸出紋理；
[0089] 第S，創(chuàng)建一個(gè)著色器對(duì)象Program_Gray,綁定一個(gè)頂點(diǎn)著色器和一個(gè)片元著色 器對(duì)象，另外傳入幾個(gè)化iform值；
[0090]uniformsamplertexUireMatrix;距離矩陣紋理
[0091] 第四，繪制時(shí)，我們對(duì)每個(gè)災(zāi)害點(diǎn)，繪制一個(gè)正方形，其半徑為Distance。該些正方 形都貼上距離矩陣紋理TexturePMatrix。該樣就可W模擬每個(gè)災(zāi)害點(diǎn)的影響范圍W及其中 的影響因子。在繪制該些正方形時(shí)，我們開(kāi)啟片元混合操作GL_BLEND，并且將片元混合函 數(shù)設(shè)置為加和（ONE,ONE),該樣就可W對(duì)各個(gè)災(zāi)害點(diǎn)影響范圍內(nèi)的影響因子進(jìn)行累積，并 且利用GPU硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)裁剪、累積，最終輸出熱點(diǎn)圖的灰度圖紋理TexturePGray。
[009引（四）GPU彩色圖生成部分4
[0093] 該步驟中，針對(duì)熱點(diǎn)圖灰度圖的每個(gè)像素和輸入色帶，計(jì)算其映射后的顏色，并輸 出到熱點(diǎn)圖彩色紋理中。
[0094] 該步驟中，我們針對(duì)輸入的熱點(diǎn)圖灰度圖紋理TexturePGray,首先要計(jì)算其中的 最大值和最小值，分別代表整個(gè)地圖中災(zāi)害影響最大值maxGray和最小值minGray。之 后，我們將其每個(gè)像素的灰度值由虹inGray，maxGray]先映射到[0，1]，然后再映射到 給定色帶ColorRamp中，得到該像素對(duì)應(yīng)的彩色值Color,最終，輸出熱點(diǎn)圖彩色圖紋理 TexturePColor。
[0095] 首先，我們要計(jì)算輸入灰度圖紋理TexturePGray中的最大值maxGray與最小值 minGray。傳統(tǒng)的方法，是首先將TexturePGray由顯卡通過(guò)glReadPixel回讀到內(nèi)存中，然 后循環(huán)遍歷，計(jì)算其最大最小值，因此時(shí)間復(fù)雜度為〇(width*hei曲t)。我們?cè)摾锸褂玫姆?法，是利用GPUpin甜ong技術(shù)，通過(guò)多次FB0繪制，每次8*8降采樣，最終輸出1*1大小的 紋理TexturePMinMax，里面