一种球面矩形绘制方法及装置制造方法及图纸

本申请提供了一种球面矩形绘制方法及装置。该球面矩形的四个顶点按照顺时针方向分别为顶点P1、顶点P2、顶点P3和顶点P4，该方法包括：将球面上的两个点作为所述顶点P1和所述顶点P3；利用上述顶点P1和顶点P3计算出所述顶点P2和所述顶点P4的空间坐标，该空间坐标以球面中心为原点；将顶点P1、顶点P2、顶点P3和顶点P4构成的平面矩形沿对角线切分为两个大三角形；利用预设的三角形切分面积，将所述大三角形切分为若干小三角形；将所述小三角形从平面映射到球面上；绘制所述小三角形，从而实现绘制球面矩形。根据本申请的技术方案，可以在三维空间球面上根据任意两点作为球面矩形的对角线顶点，以及球体半径和三角形切分精度绘制出球面矩形。矩形。矩形。

【技术实现步骤摘要】
一种球面矩形绘制方法及装置


[0001]本申请涉及图形绘制领域，尤其涉及一种球面矩形绘制方法及装置。

技术介绍

[0002]空间球面绘制在计算机图形领域具有重要的意义。中国专利文献《球面网格模型生成方法》（CN102096947A）公开了一种绘制空间球面的技术方案，其以正方体为基础构建球面，优化网格的均匀度。中国专利文献《球面地图绘制方法、装置及存储介质》（CN112802143A）公开了一种绘制球面地图的技术方案，其使用地球地图瓦片来绘制球面地图。在实际应用中，需要在空间球面上绘制矩形，例如选中需要放大的地图区域等。在传统的空间球面矩形绘制中，通常采用矩形线顶点的仰角和方位角确定矩形另外两个顶点的位置，这样计算出的图形实际上在俯仰角符号相同时为一个球面的梯形，俯仰角绝对值越大，水平方向边长越短；在确定好矩形顶点后切分三角形一般采用连接三边中线生成四个全等三角形的方式，该方式拆分三角形虽匀净优美，但一次拆分便形成原有三角形数量四倍的三角形，不易在图形美观和执行效率中找到精确的平衡。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本申请提出了用以解决全球态势可视化软件中在地球表面进行矩形标记绘制的问题。
[0004]根据本申请的一个方面，提供了一种球面矩形绘制方法，该球面矩形的四个顶点按照顺时针方向分别为顶点P1、顶点P2、顶点P3和顶点P4，该方法包括：将球面上的两个点作为所述顶点P1和所述顶点P3；利用上述顶点P1和顶点P3计算出所述顶点P2和所述顶点P4的空间坐标，该空间坐标以球面中心为原点；将顶点P1、顶点P2、顶点P3和顶点P4构成的平面矩形沿对角线切分为两个大三角形；利用预设的三角形切分面积，将所述大三角形切分为若干小三角形；将所述小三角形从平面映射到球面上；绘制所述小三角形，从而实现绘制球面矩形。
[0005]优选地，利用上述顶点P1和顶点P3计算出所述顶点P2和所述顶点P4的空间坐标包括：计算所述顶点P1和所述顶点P3构成线段的中点P
C
；计算垂直于所述顶点P1和所述顶点P2构成线段的矩形中心线向量V
C
；计算中点P
C
在平面上至所述顶点P1的向量V
P
；利用矩形中心线向量V
C
与所述顶点P1和所述顶点P2构成线段的交点P
12C
；根据所述顶点P1和所述交点P
12C
计算所述顶点P2的坐标；根据顶点P1、所述顶点P2以及所述顶点P3的坐标计算所述顶点P4的坐标。
[0006]优选地，计算垂直于所述顶点P1和所述顶点P2构成线段的矩形中心线向量V
C
包括：确定与球面中心与中点P
C
构成的向量垂直且与顶点P1和顶点P2构成的向量平行的辅助向量,；其中，、是向量P
C
在x、y轴方向上的分量；将球面中心与中点P
C
构成的向量与辅助向量叉乘得到矩形中心线向量V
C
。
[0007]优选地，该方法还包括：将矩形中心线向量V
C
归一化：；其中，，，是矩形中心线向量V
C
分别在x、y、z轴方向的分量。
[0008]优选地，计算中点P
C
在平面上至所述顶点P1的向量V
P
包括：根据球面中心与顶点P1构成的向量与矩形中心线向量V
C
之差计算向量V
P
。
[0009]本申请提供了一种球面矩形绘制装置，该球面矩形的四个顶点按照顺时针方向分别为顶点P1、顶点P2、顶点P3和顶点P4，该装置包括：顶点设置模块，用于将球面上的两个点作为所述顶点P1和所述顶点P3；计算模块，用于利用所述顶点P1和所述顶点P3计算出所述顶点P2和所述顶点P4的球面坐标；切分模块，用于将顶点P1、顶点P2、顶点P3和顶点P4构成的平面矩形沿对角线切分为两个大三角形；利用预设的三角形最大切分面积，将所述大三角形切分为若干小三角形；映射模块，用于将所述小三角形从平面映射到球面上；绘制模块，用于绘制所述小三角形，从而实现绘制球面矩形。
[0010]优选地，所述计算模块，还用于计算所述顶点P1和所述顶点P3构成线段的中点P
C
；计算垂直于所述顶点P1和所述顶点P2构成线段的矩形中心线向量V
C
；计算中点P
C
在平面上至所述顶点P1的向量V
P
；利用矩形中心线向量V
C
与所述顶点P1和所述顶点P2构成线段的交点P
12C
；根据所述顶点P1和所述交点P
12C
计算所述顶点P2的坐标；根据顶点P1、所述顶点P2以及所述顶点P3的坐标计算所述顶点P4的坐标。
[0011]优选地，计算模块，还用于确定与球面中心与中点P
C
构成的向量垂直且与顶点P1和
顶点P2构成的向量平行的辅助向量,；其中，、是向量P
C
在x、y轴方向上的分量；将球面中心与中点P
C
构成的向量与辅助向量叉乘得到矩形中心线向量V
C
。
[0012]优选地，该装置还包括：归一化模块，用于将矩形中心线向量V
C
归一化：；其中，，，是矩形中心线向量V
C
分别在x、y、z轴方向的分量。
[0013]优选地，计算模块，还用于根据球面中心与顶点P1构成的向量与矩形中心线向量V
C
之差计算向量V
P
。
[0014]根据本申请的技术方案，可以在三维空间球面上根据任意两点作为球面矩形的对角线顶点，以及球体半径和三角形切分精度（最小三角形面积上限）绘制出球面矩形。无视球体南北极旋转角的限制，无视顶点输入先后的不同情况（为左上、右上、左下或右下哪个位置的不同情况），可精确控制球体网格精度，相较传统方式图形更精准，使用效率成本更低廉。
[0015]本申请的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0016]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请。在附图中：图1为空间坐标系中绘制的矩形P1P2P3P4示意图；图2为空间坐标系中辅助向量示意图；图3为矩形P1P2P3P4沿对角线划分的直角三角形切分示意图；图4为递归切分6次的三角形切分示意图；图5为切分三角形顶点映射到球面示意图；图6和图7为本申请提供的所绘制的球面矩形示例。
具体实施方式
[0017]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施方式及各个实施方式中的特征可以相互组合。
[0018]下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请。
[0019]在绘制矩形时，需要确定矩形四个顶点的坐标。为了实现球面矩形的绘制，本申请提供了如下的技术方案。
[0020]设需绘制的球面矩形四个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种球面矩形绘制方法，该球面矩形的四个顶点按照顺时针方向分别为顶点P1、顶点P2、顶点P3和顶点P4，其特征在于，该方法包括：将球面上的两个点作为所述顶点P1和所述顶点P3；利用上述顶点P1和顶点P3计算出所述顶点P2和所述顶点P4的空间坐标，该空间坐标以球面中心为原点；将顶点P1、顶点P2、顶点P3和顶点P4构成的平面矩形沿对角线切分为两个大三角形；利用预设的三角形切分面积，将所述大三角形切分为若干小三角形；将所述小三角形从平面映射到球面上；绘制所述小三角形，从而实现绘制球面矩形。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用上述顶点P1和顶点P3计算出所述顶点P2和所述顶点P4的空间坐标包括：计算所述顶点P1和所述顶点P3构成线段的中点P
C
；计算垂直于所述顶点P1和所述顶点P2构成线段的矩形中心线向量V
C
；计算中点P
C
在平面上至所述顶点P1的向量V
P
；利用矩形中心线向量V
C
与所述顶点P1和所述顶点P2构成线段的交点P
12C
；根据所述顶点P1和所述交点P
12C
计算所述顶点P2的坐标；根据顶点P1、所述顶点P2以及所述顶点P3的坐标计算所述顶点P4的坐标。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，计算垂直于所述顶点P1和所述顶点P2构成线段的矩形中心线向量V
C
包括：确定与向量P
C
垂直且与向量平行的辅助向量，；其中，、是向量P
C
在x、y轴方向上的分量；将向量P
C
与辅助向量叉乘得到矩形中心线向量V
C
。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法还包括：将矩形中心线向量V
C
归一化：；其中，，，是矩形中心线向量V
C
分别在x、y、z轴方向的分量。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，计算中点P
C
在平面上至所述顶点P1的向量
V
P
包括：根据球面中心与顶点P1构成的向量与矩形中心线向量V

【专利技术属性】
技术研发人员：付安邦，张金文，薛松，文巍，刘兰君，
申请(专利权)人：北京未尔锐创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：