用于在三维地图中高效渲染云天气效果图形的方法和系统技术方案

一种用于在三维（3D）虚拟环境中显示云的图形的方法包括：基于被应用到云纹理的阈值滤波器来生成经滤波的纹理，其中所述滤波器阈值与地理区的天气数据中的云覆盖信息相对应。所述方法进一步包括：将经滤波的纹理映射到与3D虚拟环境中的天幕相对应的几何表面；基于各向同性的单散射颜色模型来对被存储在存储器中的几何表面上的所映射的经滤波的纹理中的多个纹素进行着色；以及基于被着色并且被映射到几何表面的经滤波的纹理的所述多个纹素来生成3D虚拟环境的图形描绘，其包括与具有云的天幕相对应的几何表面的至少一部分。

A method and system for efficiently rendering cloud weather effect graphics in 3D map

【技术实现步骤摘要】
用于在三维地图中高效渲染云天气效果图形的方法和系统
本公开内容一般地涉及驾驶员信息和驾驶员辅助系统（也已知为车辆中信息系统）的领域，并且更具体地涉及向车辆操作员提供图形显示以用于地图和导航应用的系统和方法。
技术介绍
除非在本文中另行指示，否则在本章节中所描述的材料不是对于本申请中的权利要求的现有技术，并且不通过被包括在本章节中而被承认为是现有技术。现代机动车辆通常包括一个或多个驾驶员信息和驾驶员辅助系统（其在下文中被称为车辆中信息系统），该系统向车辆中的乘员提供多种多样的信息和娱乐选项。由车辆中信息系统所提供的常见服务包括但不限于：车辆状态和诊断信息、地图和导航应用、免提电话通讯（telephony）、广播和音乐回放、以及交通状况警报。车辆中信息系统通常包括多个输入和输出设备。例如，用于操作广播和音频系统的传统按钮和控制旋钮通常被使用在车辆信息系统中。车辆输入的更新近的形式包括将输入和显示组合到单个屏幕中的触摸屏输入设备，以及语音激活的功能，其中车辆中信息系统响应于语音命令。输出系统的示例包括机械仪器计量表、输出显示面板（诸如，液晶显示器（LCD）面板）、以及产生合成话音的音频输出设备。三维（3D）图形方法已经被广泛地使用在不同的驾驶员辅助和驾驶员信息应用中。一个典型的示例是基于3D地图的导航系统。与传统的二维（2D）地图相比，3D地图被认为是更有助于容易的驾驶员定向和快速的位置识别。例如，由多个在线和离线服务（包括由Apple、Google和Nokia所供应的服务）提供逼真的3D地图和导航服务。现代3D图形可以产生宽范围的高度现实的图形效果。在3D地图和导航应用的情境中，图形显示系统可以生成地标，诸如地理特征、街道、建筑物、以及其它极详细的地标。此外，一些3D地图系统可以应用图形效果，该图形效果在3D虚拟环境中描绘天气和光照条件，其对应于在地图应用中再现的真实地理区中的实际天气条件。例如，3D图形系统可以基于地理区中的当前天气条件而产生云的图形渲染。虽然现代3D图形硬件和软件能够再现宽范围的图形，但是诸如云之类的图形效果的生成通常需要大量硬件执行资源来以合理的渲染速度产生图形效果，以用于使用3D地图应用。存在包括可以执行现实三维云的复杂图形渲染的图形处理单元（GPU）的现代处理设备，但是被集成到机动车辆中的包括图形系统的许多硬件平台以及不昂贵的移动电子设备的那些硬件平台可能缺乏对于产生云的现实图形描绘而言所必要的硬件。此外，甚至现在包括日益强大的图形硬件的一些移动电子设备可能消耗不合期望的大量电力来产生图形，其通常导致耗尽的电池，这对于在行进时的地图应用的使用而言可能是事与愿违的。因此，在三维虚拟环境中渲染云以便以计算上高效的方式来在地理区中产生云覆盖的图形渲染的改进方法和系统将会是有益的。
技术实现思路
在一个实施例中，已经开发了一种用于生成三维（3D）虚拟环境的图形的方法。该方法包括：利用处理器来接收天气数据，包括与地理区相对应的云覆盖信息；利用处理器来从存储器中取回与云相对应的纹理；利用处理器、基于被应用到纹理的阈值滤波器来生成经滤波的纹理，该生成包括与天气数据中的云覆盖信息相对应的滤波器阈值；利用处理器来将经滤波的纹理映射到与3D虚拟环境中的天幕（skydome）相对应的几何表面；利用处理器、基于各向同性的单散射颜色模型来对被存储在存储器中的几何表面上的所映射的经滤波的纹理中的多个纹素（texel）进行着色；以及利用连接到处理器的显示设备、基于被着色并且被映射到几何表面的经滤波的纹理的该多个纹素来生成与地理区相对应的3D虚拟环境的图形描绘，其包括与具有云的天幕相对应的几何表面的至少一部分。在另一实施例中，已经开发了一种用于生成三维（3D）虚拟环境的图形的方法。该方法包括：利用处理器来接收天气数据，包括与地理区相对应的云覆盖信息、风速信息和风向信息；利用处理器来从存储器中取回与云相对应的第一纹理；利用处理器来从存储器中取回与云相对应的第二纹理，该第二纹理不同于第一纹理；利用处理器来生成第三纹理，该第三纹理与具有第一纹理和第二纹理之间的第一偏移的第一纹理和第二纹理的组合相对应，该第一偏移与风速信息和风向信息相对应；利用处理器、基于被应用到第三纹理的阈值滤波器来生成第一经滤波的纹理，该生成包括与天气数据中的云覆盖信息相对应的滤波器阈值；利用处理器来将第一经滤波的纹理映射到与3D虚拟环境中的天幕相对应的几何表面；利用处理器、基于各向同性的单散射颜色模型来对被存储在存储器中的几何表面上的所映射的第一经滤波的纹理中的多个纹素进行着色；以及利用连接到处理器的显示设备、基于被着色并且被映射到几何表面的第一经滤波的纹理的该多个纹素来生成与地理区相对应的3D虚拟环境的第一图形描绘，其包括与具有云的天幕相对应的几何表面的至少一部分。该方法进一步包括利用处理器来生成第四纹理，该第四纹理与具有第一纹理和第二纹理之间的第二偏移的第一纹理和第二纹理的另一组合相对应，该第二偏移与风速信息和风向信息相对应，该第二偏移不同于第一偏移；利用处理器、基于被应用到第四纹理的阈值滤波器来生成第二经滤波的纹理，该生成包括与天气数据中的云覆盖信息相对应的滤波器阈值；利用处理器来将第二经滤波的纹理映射到与3D虚拟环境中的天幕相对应的几何表面；利用处理器、基于各向同性的单散射颜色模型来对被存储在存储器中的几何表面上的所映射的第二经滤波的纹理中的多个纹素进行着色；以及利用显示设备、基于被着色并且被映射到几何表面以产生云的动画描绘的第二经滤波的纹理的该多个纹素来生成与地理区相对应的3D虚拟环境的第二图形描绘，其包括与具有云的天幕相对应的几何表面的至少一部分。在另一实施例中，已经开发了一种用于生成三维（3D）虚拟环境的图形的系统。该系统包括显示设备、网络设备、存储器、以及操作地连接到显示设备、网络设备和存储器的处理器。存储器被配置成存储经编程的指令、与云相对应的纹理、以及与3D虚拟环境中的天幕相对应的几何表面。处理器被配置成执行经编程的指令以：通过使用网络设备来接收天气数据，包括与地理区相对应的云覆盖信息；从存储器中取回与云相对应的纹理；基于被应用到纹理的阈值滤波器来生成经滤波的纹理，该生成包括与天气数据中的云覆盖信息相对应的滤波器阈值；将经滤波的纹理映射到与3D虚拟环境中的天幕相对应的几何表面；基于各向同性的单散射颜色模型来对被存储在存储器中的几何表面上的所映射的经滤波的纹理中的多个纹素进行着色；以及通过使用该显示设备、基于被着色并且被映射到几何表面的经滤波的纹理的该多个纹素来生成与地理区相对应的3D虚拟环境的图形描绘，其包括与具有云的天幕相对应的几何表面的至少一部分。附图说明图1是车辆中信息系统的示意图，该车辆中信息系统被配置成生成三维（3D）虚拟环境、包括3D虚拟环境中的云的显示。图2是用于生成包括云的3D虚拟环境的图形的过程的框图，该云对应于由3D虚拟环境所表示的真实世界区中的天气条件。图3是一图解，其描绘了通过使用图2的过程中的阈值滤波器操作而被修改的过程性生成的云纹理。图4是一图解，其描绘了在图2的过程中接收所映射的云纹理的双曲表面。图5是一图解，其描绘了用于在3D虚拟环境中描绘风速和风向的云图形的动画。具体实施方式出于促进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生成三维（3D）虚拟环境的图形的方法，包括：利用处理器来接收天气数据，包括与地理区相对应的云覆盖信息；利用处理器来从存储器中取回与云相对应的纹理；利用处理器、基于被应用到纹理的阈值滤波器来生成经滤波的纹理，所述生成包括与天气数据中的云覆盖信息相对应的滤波器阈值；利用处理器来将经滤波的纹理映射到与3D虚拟环境中的天幕相对应的几何表面；利用处理器、基于各向同性的单散射颜色模型来对被存储在存储器中的所述几何表面上的所映射的经滤波的纹理中的多个纹素进行着色；以及利用连接到处理器的显示设备、基于被着色并且被映射到所述几何表面的经滤波的纹理的所述多个纹素来生成与所述地理区相对应的3D虚拟环境的图形描绘，其包括与具有云的天幕相对应的所述几何表面的至少一部分。

【技术特征摘要】
2018.03.28 US 15/9387261.一种用于生成三维（3D）虚拟环境的图形的方法，包括：利用处理器来接收天气数据，包括与地理区相对应的云覆盖信息；利用处理器来从存储器中取回与云相对应的纹理；利用处理器、基于被应用到纹理的阈值滤波器来生成经滤波的纹理，所述生成包括与天气数据中的云覆盖信息相对应的滤波器阈值；利用处理器来将经滤波的纹理映射到与3D虚拟环境中的天幕相对应的几何表面；利用处理器、基于各向同性的单散射颜色模型来对被存储在存储器中的所述几何表面上的所映射的经滤波的纹理中的多个纹素进行着色；以及利用连接到处理器的显示设备、基于被着色并且被映射到所述几何表面的经滤波的纹理的所述多个纹素来生成与所述地理区相对应的3D虚拟环境的图形描绘，其包括与具有云的天幕相对应的所述几何表面的至少一部分。2.根据权利要求1所述的方法，经滤波的纹理的所述生成进一步包括：利用处理器来标识与天气数据中的云覆盖信息相对应的数值阈值；以及利用处理器来删除纹理中的、具有小于所述数值阈值的数值的多个纹素，以生成对应于云覆盖水平的经滤波的纹理，所述云覆盖水平对应于天气数据中的云覆盖信息。3.根据权利要求2所述的方法，所述删除进一步包括：利用处理器来将被删除的所述多个纹素中的纹素的数值设置成预定数值。4.根据权利要求2所述的方法，所述删除进一步包括：利用处理器来将被删除的所述多个纹素中的纹素的阿尔法通道值设置成指示所述纹素为透明的值。5.根据权利要求1所述的方法，纹理的所述映射进一步包括：利用处理器来将经滤波的纹理映射到与3D虚拟环境中的天幕相对应的抛物线几何表面。6.根据权利要求1所述的方法，所述多个纹素的所述着色进一步包括：利用处理器、通过使用以下函数来标识针对所映射的经滤波的纹理中的所述多个纹素中至少一个纹素的颜色cloudColor：cloudColor=skyColor*(1.0-cloudIntensity)+extinctColor*cloudAmbient其中skyColor是与三维虚拟环境中的天空的默认颜色相对应的参数，cloudIntensity是与所述至少一个纹素的值相对应的参数，extinctColor是与光吸收和光透射的水平相对应的参数，其基于所述至少一个纹素的cloudIntensity参数，并且cloudAmbient是与所述至少一个纹素的默认颜色值相对应的参数。7.根据权利要求1所述的方法，天气数据的所述接收进一步包括：利用处理器和无线网络设备来从在线天气信息源接收天气数据。8.一种用于生成三维（3D）虚拟环境的图形的方法，包括：利用处理器来接收天气数据，包括与地理区相对应的云覆盖信息、风速信息和风向信息；利用处理器来从存储器中取回与云相对应的第一纹理；利用处理器来从存储器中取回与云相对应的第二纹理，所述第二纹理不同于第一纹理；利用处理器来生成第三纹理，所述第三纹理与具有第一纹理和第二纹理之间的第一偏移的第一纹理和第二纹理的组合的相对应，所述第一偏移与风速信息和风向信息相对应；利用处理器、基于被应用到第三纹理的阈值滤波器来生成第一经滤波的纹理，所述生成包括与天气数据中的云覆盖信息相对应的滤波器阈值；利用处理器来将第一经滤波的纹理映射到与3D虚拟环境中的天幕相对应的几何表面；利用处理器、基于各向同性的单散射颜色模型来对被存储在存储器中的所述几何表面上的所映射的第一经滤波的纹理中的多个纹素进行着色；利用连接到处理器的显示设备、基于被着色并且被映射到所述几何表面的第一经滤波的纹理的所述多个纹素来生成与所述地理区相对应的3D虚拟环境的第一图形描绘，其包括与具...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹林灿，L任，Z戴，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE