匹配真实地理水域环境的水体渲染方法技术

本发明专利技术涉及

【技术实现步骤摘要】
匹配真实地理水域环境的水体渲染方法、系统、介质和设备


[0001]本专利技术涉及
3D
图形渲染
，尤其是指一种匹配真实地理水域环境的水体渲染方法
、
系统
、
介质和设备
。

技术介绍

[0002]水面模拟技术一直是计算机图形学以及计算机仿真研究领域最具挑战的问题之一
。
其中，水波涟漪仿真渲染技术是对水体表面的涟漪进行仿真渲染的技术，可以提供真实精确的水面模拟结果，因此不仅在数字孪生应用
、
虚拟现实应用
、
军事仿真
、
三维游戏动画
、
影视工业等领域具有极高的应用价值，还在气象预报
、
现代水力学
、
流体力学
、
海洋水利等工程方面发挥着重要作用
。
但是，因自然环境的复杂性
、
流体过程的多样性，如何提高水波涟漪仿真渲染技术的渲染效果和精确度是面向数字孪生的计算机图形学中的技术难点
。
[0003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种匹配真实地理水域环境的水体渲染方法，其特征在于，包括：获取目标水面的多时相的遥感影像和对应水域范围的矢量数据，结合所述矢量数据对所述遥感影像进行掩膜处理和波段合成得到真彩色的遥感图像；使用数字图像分析方法从所述遥感图像中提取水面色彩信息和水面波纹信息，所述水面波纹信息通过水面的法线向量表示；根据所述水面色彩信息构建水波颜色贴图，根据所述水面波纹信息构建水波法线贴图；根据所述矢量数据构建目标水面的三维模型，结合多时相的所述遥感影像对应的水波颜色贴图
、
水波法线贴图，叠加周期重复性扰动对所述三维模型进行动态实时渲染，实现目标水面的动态水波和真实颜色渲染效果
。2.
根据权利要求1所述的匹配真实地理水域环境的水体渲染方法，其特征在于：结合所述矢量数据对所述遥感影像进行掩膜处理和波段合成得到真彩色的遥感图像，包括：使用所述矢量数据对所述遥感影像进行掩膜处理，得到只保留水域范围影像信息的遥感影像；选择所述只保留水域范围影像信息的遥感影像中对应可见光中的红绿蓝三波段数据，对所述红绿蓝三波段数据分别赋予
RGB
通道合成真彩色图像；将合成的真彩色图像存储为
RGB
图像，得到真彩色的遥感图像
。3.
根据权利要求1所述的匹配真实地理水域环境的水体渲染方法，其特征在于：所述水面波纹信息的提取过程，包括：构建所述遥感图像的三维矩阵表达：，其中，为所述遥感图像的三维矩阵表达，
W
为所述遥感图像的像素宽，
H
为所述遥感图像的像素高，
D
为图像通道数，
D=3
，三个通道
0、1、2
分别对应
R、G、B
三个颜色通道；表示所述遥感图像中第
i
行
、
第
j
列的第
d
个通道的数值；对所述遥感图像的三维矩阵表达中的每个元素值进行颜色转换，将遥感图像转换成水面灰度图：，其中，为所述水面灰度图，为水面灰度图中第
p
行
、
第
q
列的灰度值，表示中第
i
行
、
第
j
列的
R
通道的数值，表示中第
i
行
、
第
j
列的
G
通道的数值，表示中第
i
行
、
第
j
列的
B
通道的数值；为
RGB
颜色值转换成灰度值的权重，满足；使用梯度算子对所述水面灰度图进行卷积操作得到梯度图，根据梯度图构建所述水面灰度图的法线向量，使用所述法线向量表示所述水面波纹信息
。4.
根据权利要求3所述的匹配真实地理水域环境的水体渲染方法和，其特征在于：所述使用梯度算子对所述水面灰度图进行卷积操作得到梯度图，根据梯度图构建所述水面灰度图的法线向量，包括：使用梯度算子计算所述水面灰度图的梯度图为：
，；其中，为计算得到的所述水面灰度图的横向梯度图，为计算得到的所述水面灰度图的纵向梯度图，表示横向梯度图中第
dxi
行
、
第
dxj
列的梯度值，表示纵向梯度图中第
dyi
行
、
第
dyj
列的梯度值，为卷积运算，
GX
为横向卷积核
、GY
为纵向卷积核；构建所述水面灰度图的法线图的三维矩阵表达：，其中，为水面灰度图的法线图的三维矩阵表达，表示水面灰度图的法线图中第
ni
行
、
第
nj
列的第
nt
个维度的数值，
T
表示法线向量维度数；
T=3
，三个维度
0、1、2
分别对应三维空间的三个维度；根据所述水面灰度图的法线图构建所述水面灰度图的法线向量
。5.
根据权利要求4所述的匹配真实地理水域环境的水体渲染方法，其特征在于：根据所述水面灰度图的法线图构建所述水面灰度图的法线向量，包括：遍历所述水面灰度图的法线图的所有位置，获取对应位置的图像梯度值和；其中表示所述水面灰度图的法线图的第
i
行
、
第
j
列的位置，；根据梯度值构建梯度向量为：，其中，为所述水面灰度图的法线图的位置上的梯度向量；根据梯度向量计算法线向量：，其中，表示梯度向量对应的法线向量，表示向量的模；根据法线向量计算法线颜色向量：，其中，为法线向量对应的法线颜色向量...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋如乔，杨亚宁，王一梅，丁倩，李晨映，
申请(专利权)人：园测信息科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：