一种大批量三维贴地尾迹的实时绘制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种大批量三维贴地尾迹的实时绘制方法及系统，所述方法针对战场环境模拟仿真过程中，各类态势目标实时产生的大量尾迹点，通过筛选比较找出需要进行贴地线更新的尾迹，利用多线程技术对尾迹数据和地形网格数据进行组织，再利用cuda并行计算技术，对尾迹线段进行地形网格插值计算，得到贴地尾迹线。本发明专利技术可以实现战场环境模拟仿真过程中大批量三维贴地尾迹的实时绘制，与直接使用CPU插值的方式相比，可以在保证贴地效果的基础上减少插值计算，显著提升计算和绘制效率，使战场环境模拟仿真过程更加流畅。

A real-time rendering method and system of three-dimensional wake on the ground

【技术实现步骤摘要】
一种大批量三维贴地尾迹的实时绘制方法及系统
本专利技术属于计算机图形学领域，尤其涉及一种大批量三维贴地尾迹的实时绘制方法及系统。
技术介绍
在三维战场环境模拟仿真系统中，为了表现各类态势目标的运动状态，需要以尾迹作为辅助渲染要素来直观反映态势目标的运动轨迹，并进行目标行动意图的预测等，在战场环境仿真及辅助决策中起到重要的作用。三维态势目标的运动表现为仿真系统接收到的一批批的尾迹点数据，在三维场景绘制中对这些尾迹点进行各种修饰处理，以形式各样的尾迹线的方式进行显示。对于地面的态势目标而言，其运动轨迹必然是沿着地形起伏变化而产生的，仅仅通过目标尾迹点的拟合并不能完全保证与地形数据的匹配。因此，为了使三维战场环境模拟仿真系统的显示效果更加真实而又美观，在使用地形数据构建基础地形环境的前提下，需要对态势目标的尾迹线进行贴地插值计算，得到其与当前地形网格的交点，构成新的尾迹点集合。以此来进行尾迹线的绘制，可以更好地保证尾迹线与地形起伏状态的匹配。战场环境模拟仿真系统中的态势目标数量可能会比较大，其产生的尾迹点数量会随着模拟过程的进行持续增加，也导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大批量三维贴地尾迹的实时绘制方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1，筛选出三维场景中需要进行更新的态势目标，构建更新请求；/n步骤2，对更新请求进行去重，过滤已存在的请求；根据尾迹缓存信息，筛选出需要更新的线段，将地形网格数据和线段控制点信息数据处理成数据流；/n步骤3，贴地线插值：基于步骤2得到的数据流，采用cuda并行计算技术进行贴地线插值计算，根据计算需要分配GPU资源，将处理后的数据提交给GPU，让GPU进行插值计算；由步骤2中筛选的线段与地形网格进行求交插值计算，得到插值结果，计算出符合地形起伏规律的贴地尾迹线。/n

【技术特征摘要】
1.一种大批量三维贴地尾迹的实时绘制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，筛选出三维场景中需要进行更新的态势目标，构建更新请求；
步骤2，对更新请求进行去重，过滤已存在的请求；根据尾迹缓存信息，筛选出需要更新的线段，将地形网格数据和线段控制点信息数据处理成数据流；
步骤3，贴地线插值：基于步骤2得到的数据流，采用cuda并行计算技术进行贴地线插值计算，根据计算需要分配GPU资源，将处理后的数据提交给GPU，让GPU进行插值计算；由步骤2中筛选的线段与地形网格进行求交插值计算，得到插值结果，计算出符合地形起伏规律的贴地尾迹线。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1包括：
步骤1-1，对三维场景中的态势目标进行可见性判断，只处理当前可见的目标，不可见的目标不处理；
步骤1-2，获取当前三维场景渲染所使用的地形网格的索引，三维场景地形网格按层级_行_列的形式建立索引，与缓存中的地形网格索引进行比较，判断三维场景中的地形是否发生变化，只在地形变化时进行贴地尾迹更新，地形未发生改变时不需要进行更新；
步骤1-3，判断是否存在尾迹点发生改变的态势目标，对发生改变的态势目标，进行贴地尾迹更新；
步骤1-4，根据步骤1-1～步骤1-3的处理，筛选出需要进行更新的对象，构建更新请求。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2包括：
步骤2-1，维护一个请求队列，用于管理步骤1中构建的更新请求，将步骤1构建的更新请求与保存在请求队列中的请求进行比较，判断是否存在重复请求，将重复请求过滤掉，更新请求队列；
步骤2-2，使用从三维场景获取的当前场景绘制所使用的地形数据来进行后续计算，根据当前地形网格索引得到地形网格数据，将地形网格每个顶点的地理坐标按经度-纬度-高程值的形式写入数据流；
步骤2-3，每次贴点尾迹更新完成后，将线段起点和终点坐标以及与线段相交的地形网格索引保存在尾迹缓存中；在处理请求队列中的更新请求时，根据更新队列中态势目标的尾迹控制点，得到控制点线段集合，得到当前与线段相交的地形网格索引后，与尾迹缓存进行比较，判断线段所涉及的地形网格是否发生变化，如果变化则需要对线段重新进行地形网格插值计算；
步骤2-4，将步骤2-3中筛选出的线段顶点按经度-纬度的形式写入数据流；
步骤2-5，将地形数据流和尾迹线段数据流提交给步骤3进行计算；
步骤2-6，更新请求队列。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤3包括：
步骤3-1，接收到步骤2传入的地形网格数据和尾迹线段数据流中的尾迹线段坐标数据后，根据线段数量，分配GPU计算线程，线程数为n时，设置线程块block大小为1024，线程网格grid大小为(n+1024-1)/1024；
步骤3-2，采用cuda并行计算技术，将控制点坐标数据和地形网格数据提交给GPU；
步骤3-3，在GPU中执行计算过程，以每个线段的插值作为一个独立的计算过程，根据线段起点终点地理坐标，构建直线方程(y-y1)/(y1-y2)＝(x-x1)/(x1-x2)，其中x、y分别表示线段任一点的经度和纬度，x1、y1分别表示线段起点的经度和纬度，x2、y2分别表示线段终点的经度和纬度，计算线段与地形网格中所有三角形的交点，与线段起点和终点共同组成插值坐标集合，构成完整的贴地尾迹，使尾迹线能够充分匹配地形起伏。


5.一种大批量三维贴地尾迹的实时绘制系统，其特征在于，包括数据调度模块、数据组织模块和贴地线计算模块；...

【专利技术属性】
技术研发人员：占伟伟，袁思佳，蒉露超，王辉，李佳祺，郑瑞杰，
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