基于数字地球的椭球体绘制协同优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于数字地球的椭球体绘制协同优化方法。使用本发明专利技术能够实现覆盖数字地球的高效全球或大范围体绘制渲染，帧率平均30FPS或以上，具有电影流畅级水平。本发明专利技术通过构建代理椭球面几何体、数据椭球壳立体网格包围盒和数字地球椭球体，通过跳过光线采样点或提早终止光线采样(重点剔除了地球内部及地球背面的采样点)，极大减少了光线采样点的实际计算数量；同时，将数据椭球壳立体网格数据组织为三维纹理，使用基于GPU的高效纹理查询优化了椭球三线性插值及传递函数的计算，最终整体上提升了面向数字地球的体绘制渲染性能。整体上提升了面向数字地球的体绘制渲染性能。整体上提升了面向数字地球的体绘制渲染性能。

【技术实现步骤摘要】
基于数字地球的椭球体绘制协同优化方法


[0001]本专利技术涉及可视化
，具体涉及一种基于数字地球的椭球体绘制协同优化方法。

技术介绍

[0002]数字地球越来越普及，已有各种三维实现版本，例如，Google Earth，NASA World Wind，ESRI Globe，AGI Cesium等。针对自然环境要素：气象、电磁等，基于数字地球进行数据可视化，目前在实际应用中需求非常迫切。在各种可视化算法中，光线投射体绘制是其中一种比较著名的可视化方法，在医学、气象、航空、电磁、测绘等领域应用，它是一种基于三维数据标量场的可显示其内外部信息的重要方法。但是，目前数字地球上的体绘制一般涉及较小范围，多数采用棱台包围盒或球等作为代理几何体，但是针对数字地球的体绘制，还存在如下问题需要解决：全球范围体绘制中地球被包含在内部，在地球内部的光线采样点是无意义的；地球背面的显示数据也需要剔除的；目前全球范围体绘制整体渲染性能较差，还无法达到流畅显示。因此，研究面向数字地球的体绘制优化技术，提升显示性能，实现数字地球全覆盖体绘制显示，具有重要的意义。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字地球的椭球体绘制协同优化方法，其特征在于，包括：步骤1，构建代理椭球面；所述代理椭球面为与数字地球椭球面相似的扩大椭球面；步骤2，构建数据椭球壳立体网格；所述数据椭球壳立体网格即将待显示的三维离散数据采用经纬高坐标系进行数据重建获得；步骤3，采用光线投射算法进行绘制，具体包括：步骤S1，若光线与代理椭球面没有交点或只有一个交点，则跳过该光线，执行步骤S4；若光线与代理椭球面有2个交点，则执行步骤S2；步骤S2，判断该光线是否与数字地球椭球面相交，若没有交点或只有一个交点，则光线与代理椭球面的2个交点作为光线采样的起始点和终止点，执行步骤S3；若光线与数字地球椭球面有两个交点，则光线与代理椭球面的第一个交点作为光线采样的起始点，光线与数字地球椭球面的第一个交点作为光线采样的终止点，执行步骤S3；步骤S3，以设定的步长沿光线进行采样，若采样点位于数据椭球壳立体网格外，则采样点的数据设为0；若采样点位于数据椭球壳立体网格内，则对采样点进行三线性插值，获得该采样点的数据，通过传递函数，转换为该采样点的颜色值和透明度，累加该光线上各点的颜色值及透明度，进而获得该光线所对应的屏幕像素点的颜色值和透明度；其中，所述三线性插值的方式为：首先将数据椭球壳立体网格的格...

【专利技术属性】
技术研发人员：王家润，杨胜利，李志强，任菲，田壮，黄志敏，王凯，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防大学国家安全学院，
类型：发明
国别省市：