一种数字地球上的全球海洋效果模拟方法技术

本发明专利技术提供了一种数字地球上的全球海洋效果模拟方法，首先创建规则网格，将网格投影到世界坐标系中的一个基准平面上，采用正交投影的RTT输出数字地球的高度信息图Heightmap，根据高度场函数模拟海浪的运动过程，从Heightmap中获取高度信息，计算顶点透明度，最后渲染网格。该方法可以实现在三维数字地球上模拟全球海洋效果；实现海洋与陆地的平稳过渡，较好的展现了海岸线效果；以透明度的方式展现水下可视程度，在近海处还能模拟水下沙滩效果；在模拟过程中产生的数据，能较好的应用于水面或水底目标的行进特效仿真，如舰船的尾浪、侧浪等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于计算机三维模拟仿真领域，具体地说是一种数字地球上的全球海洋效果模拟方法。
技术介绍
在实时计算机图形学中，在三维数字地球上绘制一个逼真的大面积水面如海面的需求越来越强烈。随着图形硬件的发展，当前的计算机也能够绘制出实时的动态水面，这方面的研究也成为了当前的热点。如果我们想要绘制一个波动的水面，首先必须为它创建一个动态的、高分辨率的多边形表达。如果水面的面积很大，为了实现可量测性，通常要采取层次细节(LOD)的方法，根据视点的高低远近决定网格的层次，减少需要渲染的数据量。当前已经有许多这方面的研究，但是采用LOD技术也存在一些不足，如需要预先计算不同的层次、层次间的接边问题等等。因此，本专利技术提出了基于投影网格的海面绘制算法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种数字地球上的全球海洋效果模拟方法，可以实现在三维数字地球上模拟全球海洋效果，无需计算不同的层次、层次间的接边问题；实现海洋与陆地的平稳过渡，较好的展现海岸线效果；以透明度的方式展现水下可视程度，在近海处可以模拟水下沙滩效果。为达到上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种数字地球上的全球海洋效果模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字地球上的全球海洋效果模拟方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)在投影空间中创建一个规则网格，所述规则网格由n*n的顶点组成；(2)建立世界坐标系；将网格投影到世界坐标系中的一个基准平面Sbase上，并基于正交投影利用RTT输出数字地球的高度信息图Heightmap；(3)采用高度场函数模拟海浪的运动过程，得到代表高度的函数值，将所述顶点移动到所述高度；(4)将所述顶点进行逆变换获取像素位置，再从Heightmap中获取高度信息，实现海岸效果，通过计算顶点的透明度模拟沙滩的透明效果；(5)根据像素获取高度信息，渲染网格。

【技术特征摘要】
1.一种数字地球上的全球海洋效果模拟方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)在投影空间中创建一个规则网格，所述规则网格由n*n的顶点组成；(2)建立世界坐标系；将网格投影到世界坐标系中的一个基准平面Sbase上，并基于正交投影利用RTT输出数字地球的高度信息图Heightmap；(3)采用高度场函数模拟海浪的运动过程，得到代表高度的函数值，将所述顶点移动到所述高度；(4)将所述顶点进行逆变换获取像素位置，再从Heightmap中获取高度信息，实现海岸效果，通过计算顶点的透明度模拟沙滩的透明效果；(5)根据像素获取高度信息，渲染网格。2.根据权利要求1所述的数字地球上的全球海洋效果模拟方法，其特征在于，该方法用于平面或三维数字地球上的海浪模拟，所述世界坐标系为三维直角坐标系，包括x轴、y轴、z轴。3.根据权利要求1或2所述的数字地球上的全球海洋效果模拟方法，其特征在于，所述模拟海浪的方法采用基于海浪谱的线性叠加法。4.根据权利要求3所述的数字地球上的全球海洋效果模拟方法，其特征在于，所述基于海浪谱的线性叠加法基于Honguet—Higgins模型，其公式为：μ(x,z,t)=Σn=1∞αncos(kn.x.cosθn+kn.z.sinθn-ωnt-ϵn)]]>其中，an是第n个余弦波的振幅；kn是第n个波的波数；θn是第n个波与x轴方向上的方向角；ωn是第n个波的角频率；t为时间；εn是第n个波的随机相位角；x是横坐标；z是竖坐标。5.根据权利要求1或2所述的数字地球上的全球海洋效果模拟方法，其特征在于，将所述高度场函数放到顶点着色器中使用渲染语言实现海浪运动效果。6.根据权利要求2所述的数字地球上的全球海洋效果模拟方法，其特征在于，所述步骤(1)包括：(11)通过原摄像机的位置、方向等参数生成摄像机的透视投影矩阵Mperspective；(12)通过检查置换体与视截体是否有交集进行可见性判断,如可见进行下一步骤，如不可见则无需渲染；(13)创建一个新摄像机为投影器,使用新的位置和方向,通过标准方法为投影器创建一个观察矩阵Mpview，计算投影器的矩阵Mprojector，所述计算公式为：Mprojector＝[Mpview·Mperspective]-1(14)创建一个标准网格,所述标准网格的x＝[0、1]，y＝[0、1],每个点的纹理坐标为u＝x,v＝y；计算可见体视截体和置换体的交集在投影空间内的范围,构建一个缩放矩阵Mrange将网格变换到需要的大小,将该缩放矩阵应用到所述Mprojector上,其表达式为：Mprojector＝Mrange·[Mpview·Mperspective]-1(15)对于格网中的每个点,将z分别设置为1和-1,得到两个点，将所述两点变换到世界坐标系中,两点连线与参考平面的交点记为顶点；(16)根据地面高程数据将顶点移动到相应位置,渲染得到的网格。7.根据权利要求6所述的数字地球上的全球海洋效果模拟方法，其特征在于，所属步骤(2)中的投影包括：(21)计算投影矩阵：Pworld＝MprojectorPprojector其中，Pworld为变换后世界坐标系中的点；Pprojector为投影空间中的点；(22)计算缩放矩阵：...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彭伟，王颖，强士卿，杨华，张晔嘉，孙翌晨，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十八研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32