发明名称 基于保持边界的计算机三维地形网格的绘制方法
摘要 本发明公开了一种计算机三维地形网格的绘制方法。该方法包括:对数字高程模型进行重采样生成地形规则网格数据;将地形规则网格数据转换为网格简化辅助信息;利用网格简化辅助信息对地形规则网格数据进行保持边界的不规则边折叠简化;将不规则边折叠简化结果与地形规则网格数据按层次结构表示方法组织成具有保持边界特性的地形格式。利用本发明,可以完全避免三维虚拟场景显示中地形分块间的裂缝问题,在运行时无需占用额外计算资源即可获得无缝拼接平滑过渡的视觉效果,同时它采用的不规则边折叠简化方式能够很好地保留地形原始特征,提高远景时的显示质量。
申请公布号 CN102930594B 申请公布日期 2015.06.17
申请号 CN201210353194.4 申请日期 2012.09.20
申请人 中国科学院自动化研究所 发明人 蒋永实;刘思江;杨一平
分类号 G06T17/00(2006.01)I 主分类号 G06T17/00(2006.01)I
代理机构 中科专利商标代理有限责任公司 11021 代理人 宋焰琴
主权项 一种计算机三维地形网格的绘制方法,其特征在于,包括:步骤S101、确定规则网格顶点的数目;确定规则网格每个顶点的经纬度;根据每个顶点的经纬度,将顶点映射到数字高程模型中的对应位置;找出数字高程模型中与上述位置最近的四个高程数据,使用双线性插值计算得出结果,作为规则网格中对应顶点的高度值;对地形规则网格的所有顶点进行上述计算,生成地形规则网格数据,该地形规则网格数据采用顶点三维坐标数组和三角面片顶点索引数组来表达;步骤S102、将地形规则网格数据转换为网格简化辅助信息,该网格简化辅助信息包括顶点信息和三角面片信息;步骤S103、确定保持边界的原则:对于位于网格边界上的顶点,其边折叠代价始终为无穷大,边折叠目标顶点始终为空,且当计算其他顶点到边界顶点的边折叠代价时,代价值直接置为无穷大;初始化所有顶点信息中的边折叠代价和边折叠目标顶点,其中顶点信息中的边折叠代价,是从与该顶点相连接的顶点列表中,选取计算出的多个边折叠代价里最小的值,其中顶点信息中的边折叠目标顶点,是从与该顶点相连接的顶点列表中,选取具有最小边折叠代价值的那个顶点;其中的边折叠代价,是用待折叠顶点与预选目标顶点之间的距离,乘以它们之间的曲率,所得结果再进行平方来计算的,但若两个顶点中有一个是边界点,边折叠代价直接置为无穷大;获取当前具有最小边折叠代价的顶点,并将其折叠到目标顶点,同时更新目标顶点的相连接顶点列表、相连接三角面片列表、边折叠代价、边折叠目标顶点;其中更新目标顶点的相连接顶点列表、相连接三角面片列表,是将已折叠顶点的相连接顶点列表、三角面片列表添加到目标顶点的相连接顶点列表和三角面片列表中,并去除无效项,无效项包括重复的顶点或三角面片、不再构成三角形状的面片;其中更新目标顶点的边折叠代价、边折叠目标顶点,是在已更新目标顶点的相连接顶点列表后,重新计算选取;重复上一步直到需简化的顶点数目满足预设条件;步骤S104、将不规则边折叠简化结果与地形规则网格数据按层次结构表示方法组织成具有保持边界特性的地形格式,其中不规则边折叠简化结果是多个满足不同简化预设条件的结果,层次结构表示方法是指将地形分为上层精细层和下层粗略层这两个主要层次来表示,上层精细层是由地形规则网格数据构造,下层粗略层是由不规则边折叠简化结果来构造,下层粗略层根据简化结果的数量细分成相应数量的若干子层,每种简化结果是一个子层,并且简化结果保留的顶点数目越少,子层的级别越低;所述保持边界特性是指在边界处与地形规则网格具有相同的顶点;地形格式具体记录存储方式为:首先使用单精度浮点数存储所有顶点的三维坐标数据;其次存储地形规则网格的所有三角面片,三角面片用整型存储的顶点索引值表示,最后按照保留顶点数目由多到少的顺序存储不规则边折叠简化结果,对每个简化结果同样存储其保留的三角面片序列的顶点索引值。
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