数字地球地形约束下的体绘制渲染优化方法技术

本发明专利技术公开了一种数字地球地形约束下的体绘制渲染优化方法。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、数字地球椭球体和地形高程椭球壳立体网格，通过跳过光线采样点或提早终止光线采样(剔除了地形高程遮挡的采样点)，极大减少了光线采样中实际需要处理的采样点数量，从而极大减少后续的三线性插值等复杂计算；同时，将弧状的数据椭球壳立体网格、地形高程椭球壳立体网格转换为长方体形式，利用GPU的高效纹理查询功能快速实现采样点的三线性插值，最终整体上提升了面向数字地球的体绘制渲染性能。球的体绘制渲染性能。球的体绘制渲染性能。

【技术实现步骤摘要】
数字地球地形约束下的体绘制渲染优化方法


[0001]本专利技术涉及可视化
，具体涉及一种数字地球地形约束下的体绘制渲染优化方法。

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，应用于医学、气象、航空、电磁、测绘等各种领域。该方法面向三维数据标量场，可提供透视场的内部及外部信息的显示方法，提供可视分析，辅助相关的各类决策。
[0003]目前数字地球上的体绘制在近地面显示时，起伏变化的数字地球表面地形高程对其有较大的影响。在雷达探测的地形遮蔽分析中，传统方法主要采用计算几何的方法，首先采用计算几何进行与地形相交检测，再进行局部修改，修改被地形遮挡的网格，从而构建出新的三维包络网格，并对这个网格进行显示，其中修改处理的计算量还是比较大。因此，研究基于数字地球本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字地球地形约束下的体绘制渲染优化方法，其特征在于，包括如下步骤：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，构建地形高程椭球壳立体网格；所述地形高程椭球壳立体网格的网格与数据椭球壳立体网格相同，地形高程椭球壳立体网格的网格数据默认设置为0，然后沿数据椭球壳立体网格从高到低方向构造直线，与数字地球三维场景进行碰撞检测，获得碰撞交点，然后沿碰撞交点从低到高的高度方向，低于或等于碰撞交点的格点数据设置为1，将高于碰撞交点的第一个格点数据设置为1，将高于碰撞交点的其它格点数据设置为0；步骤4，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，则设置该采样点数据为0；若采样点位于数据椭球壳立体网格内，且未被地形高程遮挡，则对采样点进行三线性插值，获得采样点的颜色值和不透明度；若采样点被地形高程遮挡，则终止该光线上的采样；合成该光线上各采样点的颜色值和不透明度，获得该光线所对应的屏幕像素点的颜色值和透明度，执行步骤S4；其中，判断采样点是否被地形高程遮挡的方式为：首先将地形高程椭球壳立体网格的格点数据沿经纬高方向排列，构建出一个0
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1值的三维长方体，该长方体即为地形高程椭球壳立体网格三维纹理长方体；然后基于GPU的纹理查询功能，对采样点所对应的地...

【专利技术属性】
技术研发人员：王家润，李志强，杨胜利，田壮，任菲，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：