机载三维图像引擎及场景显示方法技术

本申请公开了一种机载三维图像引擎及场景显示方法，本申请的机载三维图像引擎基于

【技术实现步骤摘要】
机载三维图像引擎及场景显示方法


[0001]本申请涉及计算机
，具体而言，涉及一种机载三维图像引擎及场景显示方法
。

技术介绍

[0002]在航空飞行领域中，载人飞行器日益得到发展
。
为了为飞行员提供清晰且易于理解的图像信息，保证飞行的安全性，需要根据飞行器的当前位置将视点范围内的地形场景等三维图像显示给飞行员
。
其中，三维图像引擎能够为地形场景的生成提供技术支持
。
[0003]相关技术中，三维图像引擎的功能简单，无法为合成视景
、
多源综合图像融合等上层应用软件的快速开发提供良好的底层技术支撑，且不适合嵌入式设备使用，因此如何提出一种功能更丰富且适合嵌入式设备使用的三维图像引擎是亟需解决的
。

技术实现思路

[0004]本申请的主要目的在于提供一种机载三维图像引擎以及场景显示方法为了提出一种功能更丰富且适合嵌入式设备使用的三维图像引擎
。
[0005]为了实现上述目的，根据本申请的第一方面，提供了一种机载三维图像引擎
。
[0006]根据本申请的机载三维图像引擎，所述机载三维图像引擎基于
OpenGL ES
核心可编程管线构建，所述机载三维图像引擎包括：场景模块，用于在接收到场景的启动信号后，解析所述场景对应的场景脚本，并根据所述场景脚本中的场景文件设置场景；基础函数模块，用于对指针
、
日志
、
线程进行管理；数学函数模块，用于进行矩阵转换
、
四元数转换
、
包围盒检测，以及调用
CPU
加速算法提高计算速度；文件系统，用于对机载三维图像引擎使用的所有文件资源进行加载和管理，所述文件资源包括机载三维图像引擎内部文件以及上层应用程序提供的文件或压缩包；网络库模块，用于定义所述机载三维图像引擎的网络通信协议；引擎控制模块，用于根据控制指令对机载三维图像引擎的控制台
、
配置参数进行设置；外部设备控制模块，用于获取外部操控设备的输入信号，并根据所述输入信号控制图形用户界面；图形用户界面模块，用于根据界面设计文件生成图形用户界面，并获取图形用户界面中控制组件的触发事件，并根据所述触发事件进行事件响应；渲染模块，用于根据显示需求对场景的颜色
、
材质
、
环境的显示效果进行调整；场景节点控制模块，用于根据节点控制指令对场景中的节点进行属性的设置，所述节点至少包括地形节点
、
植被节点
、
建筑节点中的一种；物理效果模拟模块，用于根据实际的物理现象进行物理现象模拟，并根据物理现象模拟的结果融合到需要渲染的图像模型中，以使图像模型的显示符合物理逻辑的运动规律；应用软件调用接口，用于向上层应用程序提供基础函数模块
、
数学函数模块
、
文件系统
、
网络库模块
、
引擎控制模块
、
外部设备控制模块
、
图形用户界面模块
、
渲染模块
、
场景节点控制模块
、
物理效果模拟模块分别对应的调用接口，使上层应用程序通过所述应用软件调用接口和所述场景脚本共同控制场景的显示
。
[0007]可选的，所述基础函数模块包括智能指针单元
、
多线程单元
、
日志管理单元，所述
智能指针单元，用于对指针成员使用智能指针进行管理，实现指针指令的对象的共享；所述多线程单元，用于在多核
CPU
的情况下，多核
CPU
同时执行多段逻辑，以及通过多线程实现多核
CPU
中多个内核的切换；所述日志管理单元，用于提供日志的查询
、
获取
。
[0008]可选的，所述数学函数模块包括数据转换单元
、
包围盒检测单元
、
算法优化单元，所述数据转换单元，用于提供矩阵数据分别与位置数据
、
姿态数据
、
缩放数据之间的转换方式，以及提供四元数与角度数据之间的转换方式；所述包围盒检测单元，用于提供包围盒间位置关系检测的方式，所述位置关系至少包括是否交叉
、
是否包含；所述算法优化单元，用于提供数学函数的优化算法，所述数学函数包括控制场景显示中所用到的所有的数学函数
。
[0009]可选的，所述获取外部操控设备的输入信号包括：通过键码值获得鼠标或键盘的输入信号，或通过按钮或位移的索引来获得游戏杆的输入信号
。
[0010]可选的，所述引擎控制模块包括控制台单元
、
参数配置单元
、
图元绘制单元，所述控制台单元，用于根据所述控制指令执行所述控制指令对应的控制逻辑，所述控制指令包括机载三维图像引擎定义的指令以及所述上层应用程序定义的指令；所述参数配置单元，用于从配置文件中获取控制台的配置参数，以及根据修改指令对所述配置参数进行修改，并将修改后的配置参数保存到所述配置文件中；所述图元绘制单元，用于平面内的点
、
线
、
面
、
规则形状的绘制，以及字符的显示
。
[0011]可选的，所述图形用户界面模块包括：控制组件单元，用于提供界面中显示的控制组件，所述控制组件至少包括对话框
、
文本框
、
按钮中的一种；界面布局单元，用通过界面设计文件对控制组件单元进行组织生成界面布局；界面事件响应单元，用于通过上层应用程序获取图形用户界面中控制组件的触发事件，并根据所述触发事件进行事件响应
。
[0012]可选的，所述渲染模块包括着色器单元
、
材质库单元
、
渲染设置单元
、
环境设置单元：所述着色器单元，用于对引擎着色器进行封装，使上层应用程序通过上层应用程序定义的上层着色器控制所述引擎着色器进行着色；所述材质库单元，用于提供多种类型的材质，并根据上层应用程序设置的材质需求在已有材质的基础上继承新类型的材质；所述渲染设置单元，用于根据上层应用程序设置的屏幕效果显示需求修改屏幕的显示效果；所述环境设置单元，用于根据上层应用程序设置的环境显示需求修改环境的显示效果，环境至少包括云
、
全局光照
、
阴影中的一种
。
[0013]可选的，所述场景节点控制模块包括地形控制单元
、
植被控制单元
、
建筑控制单元：所述地形控制单元，用于以真实的高程数据构建地形网络，使用多层次细节技术构建近密远疏的地表网格，使用网格变体动画技术，构造地形形状，使用卫星影像数据或航拍数据，将不同位置的影像数据根据经纬度坐标映射到所述地形网格上构建与地形匹配的纹理，根据地形的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种机载三维图像引擎，其特征在于，所述机载三维图像引擎基于
OpenGL ES
核心可编程管线构建，所述机载三维图像引擎包括：场景模块，用于在接收到场景的启动信号后，解析所述场景对应的场景脚本，并根据所述场景脚本中的场景文件设置场景；基础函数模块，用于对指针
、
日志
、
线程进行管理；数学函数模块，用于进行矩阵转换
、
四元数转换
、
包围盒检测，以及调用
CPU
加速算法提高计算速度；文件系统，用于对机载三维图像引擎使用的所有文件资源进行加载和管理，所述文件资源包括机载三维图像引擎内部文件以及上层应用程序提供的文件或压缩包；网络库模块，用于定义所述机载三维图像引擎的网络通信协议；引擎控制模块，用于根据控制指令对机载三维图像引擎的控制台
、
配置参数进行设置；外部设备控制模块，用于获取外部操控设备的输入信号，并根据所述输入信号控制图形用户界面；图形用户界面模块，用于根据界面设计文件生成图形用户界面，并获取图形用户界面中控制组件的触发事件，并根据所述触发事件进行事件响应；渲染模块，用于根据显示需求对场景的颜色
、
材质
、
环境的显示效果进行调整；场景节点控制模块，用于根据节点控制指令对场景中的节点进行属性的设置，所述节点至少包括地形节点
、
植被节点
、
建筑节点中的一种；物理效果模拟模块，用于根据实际的物理现象进行物理现象模拟，并根据物理现象模拟的结果融合到需要渲染的图像模型中，以使图像模型的显示符合物理逻辑的运动规律；应用软件调用接口，用于向上层应用程序提供基础函数模块
、
数学函数模块
、
文件系统
、
网络库模块
、
引擎控制模块
、
外部设备控制模块
、
图形用户界面模块
、
渲染模块
、
场景节点控制模块
、
物理效果模拟模块分别对应的调用接口，使上层应用程序通过所述应用软件调用接口和所述场景脚本共同控制场景的显示
。2.
根据权利要求1所述的机载三维图像引擎，其特征在于，所述基础函数模块包括智能指针单元
、
多线程单元
、
日志管理单元，所述智能指针单元，用于对指针成员使用智能指针进行管理，实现指针指令的对象的共享；所述多线程单元，用于在多核
CPU
的情况下，多核
CPU
同时执行多段逻辑，以及通过多线程实现多核
CPU
中多个内核的切换；所述日志管理单元，用于提供日志的查询
、
获取
。3.
根据权利要求1所述的机载三维图像引擎，其特征在于，所述数学函数模块包括数据转换单元
、
包围盒检测单元
、
算法优化单元，所述数据转换单元，用于提供矩阵数据分别与位置数据
、
姿态数据
、
缩放数据之间的转换方式，以及提供四元数与角度数据之间的转换方式；所述包围盒检测单元，用于提供包围盒间位置关系检测的方式，所述位置关系至少包括是否交叉
、
是否包含；所述算法优化单元，用于提供数学函数的优化算法，所述数学函数包括控制场景显示中所用到的所有的数学函数
。
4.
根据权利要求1所述的机载三维图像引擎，其特征在于，所述获取外部操控设备的输入信号包括：通过访问外部操控设备的驱动程序，通过键码值获得鼠标或键盘的输入信号，或通过按钮或位移的索引来获得游戏杆的输入信号
。5.
根据权利要求1所述的机载三维图像引擎，其特征在于，所述引擎控制模块包括控制台单元
、
参数配置单元
、
图元绘制单元，所述控制台单元，用于根据所述控制指令执行所述控制指令对应的控制逻辑，所述控制指令包括机载三维图像引擎定义的指令以及所述上层应用程序定义的指令；所述参数配置单元，用于从配置文件中获取控制台的配置参数，以及根据修改指令对所述配置参数进行修改，并将修改后的配置参数保存到所述配置文件中；所述图元绘制单元，用于平面内的点
、
线
、
面
、
规则形状...

【专利技术属性】
技术研发人员：王峰，
申请(专利权)人：北京中航双兴科技有限公司，
类型：发明
国别省市：