一种地形影像数据快速调度方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种地形影像数据快速调度方法及其系统，方法包括：1.生成多分辨率DEM金字塔模型数据和多分辨率DOM金字塔模型数据，并存储于外存；2.确定数据调度范围以及从数据调度范围中调入内存的DEM数据层次，将多分辨率DEM金字塔模型数据中对应层次DEM数据调入内存；3.根据预先建立的视距范围与DOM数据层次对应关系，确定视点距所述数据调度范围内地形块的距离所对应的DOM数据层次，将所述多分辨率DOM金字塔模型数据中对应层次的DOM数据调入内存；4.根据调入内存的DEM数据和DOM数据进行地形场景的绘制；本发明专利技术大大减少了系统I/O等待时间，提高数据调度效率，提升用户漫游场景体验，避免发生场景不连续现象。

【技术实现步骤摘要】
一种地形影像数据快速调度方法及其系统所属领域本专利技术涉及三维地形可视化
，具体涉及一种地形影像数据快速调度方法及其系统。
技术介绍
地形数据主要包括两类：一类是DEM(DigitalElevationModel，数字高程模型)数据，一类是DOM(DigitalOrthophotoMap，数字正射影像)数据。在地形可视化的过程中，对于DEM数据，应用程序不仅要把它调入内存并进行绘制，还要对它进行基于四叉树结构的LOD(LevelOfDetail，细节层次)剖分，这会导致DEM数据的细节层次数增加。而DOM数据仅用于纹理映射，不会发生细分操作，且其细节层次在数据预处理过后就已确定。传统的数据调度方式首先调入对应细节层次的DEM数据，接着对可视区域中需进行四叉剖分的地形块进行剖分，并对剖分结束后的DEM数据进行基于三角形扇的绘制，构建地形三角，最后根据剖分完成后的每一DEM地形块层次决定其应当调入的对应DOM地形块层次，从外存调入DOM数据至内存，并进行纹理映射，以完成地形场景的绘制。传统的数据调度方式虽然能够使三维地形场景具有较高的仿真效果，但其必须在DEM数据调入内存且根据DEM数据剖分完成后的相关参数来确定应当调入的DOM数据层次，这样会造成系统I/O等待时间长，数据调度效率低，发生跳帧、漫游场景不连续、漫游帧速率较低的现象，因而针对实际生产的需求，如何设计一种可减少系统I/O等待时间，提高数据调度效率的地形影像数据快速调度方法就变得尤为重要，是三维地形可视化
迫切需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术正是为了克服现有技术中容易造成系统I/O等待时间长，数据调度效率低的问题，提供一种地形影像数据快速调度方法及其系统，大大减少了系统I/O的等待时间，提升用户体验，避免发生场景不连续的现象，使得三维地形可视化影像更加的准确和有效。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种地形影像数据快速调度方法，包括如下步骤：S1，获取原始地形数据，根据所述原始地形数据生成多分辨率DEM金字塔模型数据和多分辨率DOM金字塔模型数据，两种模型数据存储于外存；S2，将DEM数据调入内存，其进一步包括：S21，根据视锥体投影原理确定数据调度范围；S22，根据屏幕投影误差确定从所述数据调度范围中调入内存的DEM数据层次；S23，将多分辨率DEM金字塔模型数据中对应层次的DEM数据调入内存；S3，将DOM数据调入内存，其进一步包括：S31，预先建立视距范围与DOM数据层次对应关系；S32，确定视点距所述数据调度范围内地形块的距离所对应的DOM数据层次；S33，将所述多分辨率DOM金字塔模型数据中对应层次的DOM数据调入内存；S4，根据调入内存的DEM数据和DOM数据进行地形场景的绘制。作为本专利技术的一种改进，所述步骤S21进一步包括：S211，根据视点以及视锥体的远裁剪面、左裁剪面和右裁剪面向X-Y平面上投影，获得投影三角形；S212，根据所述投影三角形对地形块进行求交判断，处于投影三角形内或与投影三角形相交的地形块为处于可视区域范围的地形块集合；S213，将处于可视区域范围的地形块集合确定为数据调度范围。作为本专利技术的一种改进，步骤S31进一步包括：S311，预先根据不同分辨率的纹理细节层次确定相应的临界距离值，计算公式如下：其中，P表示屏幕分辨率，l表示视点距离地形块中心点的距离,I表示纹理细节层次的分辨率，α为水平视角，D为屏幕的像素数目，d为临界距离值；S312，将不同分辨率的纹理细节层次与根据临界距离值确定的视距范围相对应，获得视距范围与DOM数据层次对应关系。作为本专利技术的又一种改进，步骤S4进一步包括：S41，根据如下公式进行判断：其中，L为视点与地形块中心的距离，l表示视点距离地形块中心点的距离,c为地形块的边长，c1为地形块节点动态误差阈值，H为地形块粗糙度值，c2为地形块节点静态误差阈值；当F<1时，进入步骤S42；当F≥1时，进入步骤S43，地形块节点将停止剖分,。S42，根据节点细化评价准则对当前可视区域中需进行四叉树剖分的地形块进行剖分；S42，对DEM数据进行基于三角形扇的绘制，构建地形三角网；S43，基于DOM数据实现纹理映射，完成地形场景的绘制。作为本专利技术的又一种改进，所述步骤S33中将多分辨率DOM金字塔模型数据中对应层次的DOM数据调入内存的过程中，当视点位置发生移动时，执行以下DOM数据动态调度策略：当视点移动且未导致数据调度范围发生变化时，则沿视线方向，当处于视点前方的地形块与视点之间的距离为下一层的临界距离值时，则将所述多分辨率DOM金字塔模型数据中下一层DOM数据调入内存；当视点移动且导致数据调度范围发生变化时，对于新进入到视锥体投影区域内的地形块，先将与该地形块对应的最低分辨率层次的DOM数据调入内存，再根据视点与该地形块的距离确定与所述距离对应的DOM数据层次，根据所述DOM数据层次将对应的DOM数据调入内存；当新DOM数据调入内存中时，需要替换掉内存中相应的原DOM数据；替换方式遵循以下原则：按照距离视点由远到近的替换原则，首先将距离视点最远的DOM数据替换掉，如果同时存在多块地形块距离视点距离相同，则根据地形块与当前视线方向的吻合程度由高到低依次替换；如果同时存在多块地形块与当前视线方向的吻合程度相同，则按照分辨率由高到低依次替换，并保证处于数据调度范围的最低分辨率的DOM数据保留在内存中。为了实现上述目的，本专利技术还采用的技术方案是：一种地形影像数据快速调度系统，包括模型建立模块、DEM数据调度模块、DOM数据调度模块和场景绘制模块；所述模型建立模块，用于获取原始地形数据，根据所述原始地形数据生成多分辨率DEM金字塔模型数据和多分辨率DOM金字塔模型数据，并存储于外存；所述DEM数据调度模块，用于根据视锥体投影原理确定数据调度范围，根据屏幕投影误差确定从所述数据调度范围中调入内存的DEM数据层次，将多分辨率DEM金字塔模型数据中对应层次的DEM数据调入内存；所述DOM数据调度模块，用于根据预先建立的视距范围与DOM数据层次对应关系，确定视点距所述数据调度范围内地形块的距离所对应的DOM数据层次，将所述多分辨率DOM金字塔模型数据中对应层次的DOM数据调入内存；所述场景绘制模块，用于根据调入内存的DEM数据和DOM数据进行地形场景的绘制。作为本专利技术的一种改进，所述DEM数据调度模块具体用于：根据视点以及视锥体的远裁剪面、左裁剪面和右裁剪面向X-Y平面上投影，获得投影三角形；根据所述投影三角形对地形块进行求交判断，处于投影三角形内或与投影三角形相交的地形块为处于可视区域范围的地形块集合；将处于可视区域范围的地形块集合确定为数据调度范围。作为本专利技术的一种改进，所述DOM数据调度模块具体用于：预先根据不同分辨率的纹理细节层次确定相应的临界距离值；将不同分辨率的纹理细节层次与根据临界距离值确定的视距范围相对应，获得视距范围与DOM数据层次对应关系。作为本专利技术的又一种改进，所述DOM数据调度模块中预先根据不同分辨率的纹理细节层次确定相应的临界距离值，计算公式如下：其中，P表示屏幕分辨率，l表示视点距离地形块中心点的距离，I表示纹理细节层次的分辨率，α为水平视角，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地形影像数据快速调度方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，获取原始地形数据，根据所述原始地形数据生成多分辨率DEM金字塔模型数据和多分辨率DOM金字塔模型数据，两种模型数据存储于外存；S2，将DEM数据调入内存，其进一步包括：S21，根据视锥体投影原理确定数据调度范围；S22，根据屏幕投影误差确定从所述数据调度范围中调入内存的DEM数据层次；S23，将多分辨率DEM金字塔模型数据中对应层次的DEM数据调入内存；S3，将DOM数据调入内存，其进一步包括：S31，预先建立视距范围与DOM数据层次对应关系；S32，确定视点距所述数据调度范围内地形块的距离所对应的DOM数据层次；S33，将所述多分辨率DOM金字塔模型数据中对应层次的DOM数据调入内存；S4，根据调入内存的DEM数据和DOM数据进行地形场景的绘制。

【技术特征摘要】
1.一种地形影像数据快速调度方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，获取原始地形数据，根据所述原始地形数据生成多分辨率DEM金字塔模型数据和多分辨率DOM金字塔模型数据，两种模型数据存储于外存；S2，将DEM数据调入内存，其进一步包括：S21，根据视锥体投影原理确定数据调度范围；S22，根据屏幕投影误差确定从所述数据调度范围中调入内存的DEM数据层次；S23，将多分辨率DEM金字塔模型数据中对应层次的DEM数据调入内存；S3，将DOM数据调入内存，其进一步包括：S31，预先建立视距范围与DOM数据层次对应关系；S32，确定视点距所述数据调度范围内地形块的距离所对应的DOM数据层次；S33，将所述多分辨率DOM金字塔模型数据中对应层次的DOM数据调入内存；S4，根据调入内存的DEM数据和DOM数据进行地形场景的绘制。2.根据权利要求1所述的一种地形影像数据快速调度方法，其特征在于，所述步骤S21进一步包括：S211，根据视点以及视锥体的远裁剪面、左裁剪面和右裁剪面向X-Y平面上投影，获得投影三角形；S212，根据所述投影三角形对地形块进行求交判断，处于投影三角形内或与投影三角形相交的地形块为处于可视区域范围的地形块集合；S213，将处于可视区域范围的地形块集合确定为数据调度范围。3.根据权利要求1所述的一种地形影像数据快速调度方法,其特征在于，所述步骤S31进一步包括：S311，预先根据不同分辨率的纹理细节层次确定相应的临界距离值，计算公式如下：其中，P表示屏幕分辨率，l表示视点距离地形块中心点的距离,I表示纹理细节层次的分辨率，α为水平视角，D为屏幕的像素数目，d为临界距离值；S312，将不同分辨率的纹理细节层次与根据临界距离值确定的视距范围相对应，获得视距范围与DOM数据层次对应关系。4.根据权利要求3所述的一种地形影像数据快速调度方法，其特征在于，所述步骤S4进一步包括：S41，根据如下公式进行判断：其中，L为视点与地形块中心的距离，l表示视点距离地形块中心点的距离,c为地形块的边长，c1为地形块节点动态误差阈值，H为地形块粗糙度值，c2为地形块节点静态误差阈值；当F<1时，进入步骤S42；当F≥1时，进入步骤S43，地形块节点将停止剖分,。S42，根据节点细化评价准则对当前可视区域中需进行四叉树剖分的地形块进行剖分；S42，对DEM数据进行基于三角形扇的绘制，构建地形三角网；S43，基于DOM数据实现纹理映射，完成地形场景的绘制。5.根据权利要求1至4任一项权利要求所述的一种地形影像数据快速调度方法，其特征在于，所述步骤S33中将多分辨率DOM金字塔模型数据中对应层次的DOM数据调入内存的过程中，当视点位置发生移动时，执行以下DOM数据动态调度策略：当视点移动且未导致数据调度范围发生变化时，则沿视线方向，当处于视点前方的地形块与视点之间的距离为下一层的临界距离值时，则将所述多分辨率DOM金字塔模型数据中下一层DOM数据调入内存；当视点移动且导致数据调度范围发生变化时，对于新进入到视锥体投影区域内的地形块，先将与该地形块对应的最低分辨率层次的DOM数据调入内存，再根据视点与该地形块的距离确定与所述距离对应的DOM数据层次，根据所述DOM数据层次将对应的DOM数据调入内存；当新DOM数据调入内存中时，需要替换掉内存中相应的原DOM数据；替换方式遵循以下原则：按照距离视点由远到近的替换原则，首先将距离视点最远的DOM数据替换掉，如果同时存在多...

【专利技术属性】
技术研发人员：王慧青，田珊珊，杨哲，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32