基于空间实体视图模型的矢量数据自适应化简方法技术

本发明专利技术提供了一种基于空间实体视图模型的矢量数据自适应化简方法，通过“模型”的像素操作模块，读取并判断所述“模型”的视图窗口坐标系下坐标点的像素值，进而判断该矢量数据的所有原始坐标点是否需要化简掉。本发明专利技术的有益效果主要体现在：提高了矢量数据的传输效率和显示效率；不但能保证每个任意复杂的矢量数据本身化简后的空间关系的正确显示，而且能保证所有经化简后的矢量数据之间的空间关系的正确显示。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于空间实体视图模型的矢量数据的自适应化简方法，属于空间 信息技术、计算机图形学、虚拟现实技术和计算机操作系统等领域。
技术介绍
随着空间信息技术的快速发展，获取的高分辨率、高精度的空间数据呈爆炸式 增长，但随之产生了一系列的问题需要解决，特别突出的是高精细地图的海量矢量数 据的实时快速传输和显示的问题，解决此问题的关键方法之一是把矢量数据经化简后 再进行传输和显示。目前矢量数据的化简方法最具有代表性的是道格拉斯一普克法 (Douglas-Peucker)，基本思路是对每一条曲线的首末点虚连一条直线，求所有点与直线 的距离，并找出最大距离值dmax，用dmax与限差D相比若dmax < D，这条曲线上的中间点 部舍去；若dmax ^ D，保留dmax对应的坐标点，并以该点为界，把曲线分为两部分，对这两 部分重复使用该方法。该方法的缺点1、距离阈值D的选取，通常根据人工对矢量数据复杂 性的判断，凭经验来选取，因此人工经验的距离阈值大小决定了矢量数据化简后所保留点 的数目。2、该方法最大的缺陷是没有考虑矢量数据之间的空间关系，不能保证所有经化简 后的矢量数据之间的空间关系的正确显示。3、不能根据矢量数据在客户端显示的放大比例 进行无损显示化简(化简前和化简后显示的效果是一样的)，即不能做到自适应化简。4、计 算量大，效率比较低，难以满足大规模矢量数据的实时化简。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述的技术问题，提供一种大规模矢量数据高效、自适应、 实时化简的方法，该方法不但能保证每个任意复杂的矢量数据(如自交、带岛、带洞等)本 身化简后的空间关系的正确显示，而且能保证所有经化简后的矢量数据之间的空间关系的 正确显示。本专利技术基于如下原理从视图的角度，在视图窗口大小确定的情况下，无论多么精 细、多么海量的空间数据，所需要的最大数据量是恒定的，就是用于填充完视图窗口的全部 像素所需的空间数据。当地图放大时，矢量数据显示到屏幕上填充的像素个数比较多(矢 量数据显示的图形比较大)，需要更多的坐标点来表现矢量数据的细节部分，但视图窗口范 围内显示的矢量数据个数减少；当地图缩小时，视图窗口范围内显示的矢量数据增多，但每 个矢量数据显示到屏幕上填充的像素个数减少(矢量数据显示的图形比较小)，会有更多 的表现矢量数据细节部分的数据(坐标点)会绘制在相同的像素上，这时只要取绘制在此 像素上的一个坐标点就可以保证矢量数据的无损显示了，其它的坐标点都可以去掉，用这 种方法对矢量数据进行化简，不但能保证矢量数据显示无损，做到自适应化简，而且能保证 矢量数据之间空间关系显示的正确性，因为在显示效果上，化简前和化简后显示的效果是 一样的。按化简的目的不同，可分为客户端和服务器端化简1、在客户端对矢量数据进行化简，可以提高显示效率。2、在服务器端对矢量数据进行化简，然后传输到客户端，则可以提高传输效率，减少客户端的等待时间。无论是在客户端，还是在服务器端，化简的方法是 相同的。基于空间实体视图模型(简称“模型”)来对矢量数据进行自适应化简，按化简的 目的不同，流程分别如下1、服务器端对矢量数据进行自适应化简的流程为(1)客户端将其视图窗口的外 包矩形、查询空间实体的矩形范围和视图模式等参数传给服务器端并请求所需空间数据。 (2)服务器端根据客户端的请求查询出所需矢量数据，然后通过所述“模型”对矢量数据进 行自适应化简步骤。(3)将化简后的矢量数据传输至客户端。2、客户端对矢量数据进行自适应化简的流程为(1)根据查询空间实体的矩形范 围查询出所需空间数据，然后通过所述“模型”对矢量数据进行自适应化简步骤。(2)客户 端将化简后的矢量数据直接显示或进行进一步的处理，例如进一步选取等等。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现对于每个矢量数据的具体的自适应化简步骤包括1、初始化“模型”。2、按顺序取出矢量数据的一个原始坐标点。3、通过“模型”的坐标转换模块，将此矢量数据的原始坐标系下的原始坐标点变换 为“模型”的视图窗口坐标系下的坐标点。4、通过“模型”的像素操作模块，读取并判断所述“模型”的视图窗口坐标系下坐 标点的像素值(即栅格数据)(1)如果像素值等于0，则此原始坐标点选定，且不化简掉，并将所述视图窗口坐 标系下的坐标点的像素的值赋值为1。(2)如果像素值等于1，则判断此原始坐标点是否为矢量数据的最后一个原始坐 标点①如果是最后一个原始坐标点，则判断此原始坐标点是否等于第一个原始坐标 点如果等于，则此原始坐标点选定，且不化简掉；如果不等于，则判断此原始坐标点和它 的前一个原始坐标点变换为“模型”视图窗口坐标系下的坐标点是否相同如果相同，则此 原始坐标点化简掉；如果不相同，则此原始坐标点选定，且不化简掉。②如果不是最后一个原始坐标点，则判断此原始坐标点和它的前一个原始坐标点 变换为“模型”视图窗口坐标系下的坐标点是否相同如果相同，则此原始坐标点化简掉； 如果不相同，则此原始坐标点选定，且不化简掉。5、重复步骤2至步骤4，直到矢量数据的所有原始坐标点判断完为止。其中，步骤1初始化空间实体视图模型通过“模型”的初始化模块给“模型”的栅 格数据赋初始值和给“模型”的控制参数赋值。其中包括将客户端的视图模式赋值给“模型”的视图模式，视图模式包括二维视 图模式和三维视图模式；将客户端的视图窗口的外包矩形赋值给“模型”视图窗口的外包矩 形；根据视图窗口的外包矩形给模型分配栅格数据，并给分配的栅格数据赋初始值；如果视图模式是二维视图模式a)将客户端查询空间实体的矩形范围赋值给“模型”的查询空间实体的矩形范围；b)计算出实际显示的视图窗口中空间实体的放大比例，计算方法是“模型”视图窗口的外包矩形的宽度除以“模型”的查询空间实体的矩形的宽度所得的值和“模型”视图 窗口的外包矩形的高度除以“模型”的查询空间实体的矩形的高度所得的值中较小的作为 放大比例，将此放大比例赋值给“模型”视图中空间实体的放大比例，它表示空间实体在视 图窗口中显示的大小。为了保证化简前后矢量数据显示的效果是一样的，需要用实际显示 的视图窗口中空间实体的放大比例给“模型”视图中空间实体的放大比例赋值，同时也可以 通过调整“模型”中的空间实体的放大比例，来控制矢量数据的压缩比(化简掉的坐标点个 数除以总的坐标点个数)，“模型”中的空间实体的放大比例越小，矢量数据的压缩比越大， 但如果获得更大的压缩比，会有更多的表现图形细节的坐标点会被化简掉；如果视图模式是三维视图模式a)给视点参数赋值，视点参数包括1)视点在世界坐标系中的位置0(x。，y。，ζ。)， x0, y。，Z0表示视点在世界坐标系中的三个分量；2)视点所观察的目标位置A(xa，ya, za) ；3) 虚拟照相机向上的向量up(xup，yup，zup)。通过视点参数可以确定一个变换矩阵，将世界坐标 系中的顶点坐标变换到视点坐标系下；b)给投影参数赋值，投影参数包括正交投影和透视投影；根据视图窗口的外包矩 形和投影参数确定视景体，视图窗口的外包矩形决定视景体的大小，投影参数决定视景体 的形状，如果投影参数为正交投影，则视景体为成直角的平行六面体，如果投影参数为透视 投影，则视景体为一个棱锥的平截台体(棱台)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于空间实体视图模型的矢量数据自适应化简方法，其特征在于：按顺序包括如下步骤，１）初始化空间实体视图模型；２）按顺序取出矢量数据的一个原始坐标点；３）通过空间实体视图模型的坐标转换模块，将矢量数据的原始坐标系下的原始坐标点变换为空间实体视图模型的视图窗口坐标系下的坐标点；４）通过空间实体视图模型的像素操作模块，读取并判断所述空间实体视图模型的视图窗口坐标系下坐标点的像素值，（１）如果像素值等于０，则此原始坐标点选定，且不化简掉，并将所述视图窗口坐标系下的坐标点的像素的值赋值为１；（２）如果像素值等于１，则判断此原始坐标点是否为矢量数据的最后一个原始坐标点，①如果是最后一个原始坐标点，则判断此原始坐标点是否等于第一个原始坐标点：如果等于，则此原始坐标点选定，且不化简掉；如果不等于，则判断此原始坐标点和它的前一个原始坐标点变换为“模型”视图窗口坐标系下的坐标点是否相同：如果相同，则此原始坐标点化简掉；如果不相同，则此原始坐标点选定，且不化简掉；②如果不是最后一个原始坐标点，则判断此原始坐标点和它的前一个原始坐标点变换为模型的视图窗口坐标系下的坐标点是否相同：如果相同，则原始坐标点化简掉；如果不相同，则原始坐标点选定，且不化简掉；５）重复步骤２）至步骤４），直到矢量数据的所有原始坐标点判断完为止。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董福田，
申请(专利权)人：董福田，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]