[發明專利]一種海洋水體虛擬現實的建模方法

無效

• 申請號: 200910100669.7
• 申請日: 2009-07-16
• 公開（公告）號: CN101650837A
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發明（設計）人: 劉南;劉仁義;張豐;李昭;黃克玲;杜震洪
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T15/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 張法高

1.一種海洋水體虛擬現實的建模方法，其特征在于包括如下步驟：

1)通過數據轉換服務的方式，將原始海洋遙感環境反演數據文本格式自動轉換為柵格數據集；

2)對轉換后的數據進行了基于時間可視化方式的存儲，支持對海量遙感柵格數據集的時空特性進行快速查詢；

3)OpenGL三維海洋水體場景的空間坐標系統設定，經過Z軸縮放、坐標系沿垂直屏幕方向向屏幕內平移、坐標系旋轉以及X、Y軸坐標單位統一至經緯度坐標完成場景坐標系統設置；

4)根據用戶構造的任意海域多邊形輪廓線構建三維海洋水體表面，以平行輪廓線“投影”生成海洋水體立方體模型的主體；

5)以海面波浪紋理對海表進行貼圖，海底地形經由數字高程模型轉換為OpenGL原語，用單一顏色渲染與多光源參數設置建模；

6)由平行輪廓線“投影”和地形模擬拉伸獲得柵格數據集物理量橫截面，透明顯示海洋水體表面獲得各個角度的可視化效果。

2.根據權利要求所述的一種海洋水體虛擬現實的建模方法，其特征在于所述的通過數據轉換服務的方式，將原始海洋遙感環境反演數據文本格式自動轉換為柵格數據集步驟：是將原始海洋環境反演數據的Head文件頭和數據體以文件流的形式讀入內存，再將其按照柵格數據集的數據組織方式寫入柵格數據集，利用Internet信息服務器檢測目標文件夾下的數據文件，轉換入庫后刪除源文件。

3.根據權利要求所述的一種海洋水體虛擬現實的建模方法，其特征在于所述的對轉換后的數據進行了基于時間可視化方式的存儲，支持對海量遙感柵格數據集的時空特性進行快速查詢步驟：基于時間可視化方式的存儲是將原始海洋環境反演數據的Head文件頭中的產品周期、產品生成時間段、產品生成時間點分別保存在產品元數據表、周期性時間元數據表和瞬時性時間元數據表中，以標準的SQL時間查詢語句，可快速的查詢出時間集合內的數據集。

4.根據權利要求所述的一種海洋水體虛擬現實的建模方法，其特征在于所述的OpenGL三維海洋水體場景的空間坐標系統設定，經過Z軸縮放、坐標系沿垂直屏幕方向向屏幕內平移、坐標系旋轉以及X、Y軸坐標單位統一至經緯度坐標完成場景坐標系統設置步驟：OpenGL默認的世界坐標系統的X軸、Y軸和Z軸坐標單位長度是統一的，但考慮到海洋水體數據的特征，即水平方向X坐標范圍為東經180度至西經180度，Y坐標范圍為北緯90度至南緯90度，而全球海洋深度由0米至-10000多米不等，X軸、Y軸方向與Z軸方向的坐標單位長度相差2倍數量級以上，則會造成Z軸方向過于陡峭，建模效果不佳，所以，將Z軸坐標的單位長度縮小為原始長度的1/100，即X軸、Y軸的1單位長度，在Z軸上100，OpenGL場景的世界坐標系統與眼坐標系統的XY軸平面是重合于屏幕平面的，所以需要將坐標系統沿垂直屏幕方向向屏幕內平移，世界坐標系統為右手笛卡爾坐標系統，XY軸平面與屏幕平行，生成場景的海平面與屏幕相平行，這與海平面應處于水平方向的常識不符，因此，要將坐標系旋轉至Z軸向上，X軸水平向右為正方向、Y軸向上為正方向。

5.根據權利要求所述的一種海洋水體虛擬現實的建模方法，其特征在于所述的根據用戶構造的任意海域多邊形輪廓線構建三維海洋水體表面，以平行輪廓線“投影”生成海洋水體立方體模型的主體步驟：根據用戶構造的任意海域多邊形輪廓線，利用GIS的方法裁剪、掩膜海表輪廓線外的區域，構建三維海洋水體表面，以平行輪廓線“投影”生成海洋水體立方體模型的主體，將輪廓線沿Z軸向下平移至海底地形數字高程模型的最大深度，兩平行輪廓線之間以上下輪廓線上的拐點相連利用OpenGL構造矩形面，并透明顯示，海洋水體柱狀體X軸、Y軸平面內的尺寸取決于用戶在二維電子地圖中繪制的閉合多邊形的尺寸，海洋水體深度Z軸方向是海底地形數字高程模型的最大深度。

6.根據權利要求所述的一種海洋水體虛擬現實的建模方法，其特征在于所述的以海面波浪紋理對海表進行貼圖，海底地形經由數字高程模型轉換為OpenGL原語，用單一顏色渲染與多光源參數設置建模步驟：利用OpenGL在頂面進行海洋波浪紋理映射，貼圖的位置信息來源于二維輪廓線，因海表為任意多邊形，所以采用環繞模式“鏡像”重復與裁剪來“補足”海表多邊形映射或裁剪紋理，把海底地形數字高程模型先轉換為文本文件格式，再用OpenGL原語描述出來，從而轉化成OpenGL可識別的圖形函數，海底地形采用單一顏色渲染，利用光照視點位置、視線方向、光照參數設置反映高程的變化。

7.根據權利要求所述的一種海洋水體虛擬現實的建模方法，其特征在于所述的由平行輪廓線“投影”和地形模擬拉伸獲得柵格數據集物理量橫截面，透明顯示海洋水體表面獲得各個角度的可視化效果步驟：海洋水體柱狀體的側面用來表達海洋環境反演數據隨深度變化的情況，通過平行輪廓線“投影”的方式將海表輪廓線映射到海洋環境反演數據的各分層信息上，得到海洋環境反演數據的二維輪廓線范圍內的橫截面，經預處理的海洋環境柵格數據集的像素為(x，y，value)，其中包含坐標和物理量，海洋環境柵格數據集經由文本文件轉換至OpenGL原語，再由地形模擬拉伸，即將物理量值value作為高程方向Z的坐標，以數字高程模型的方式拉伸獲得直觀的分層信息，海洋水體表面采用透明顯示以便從任意角度透視各分層海洋環境反演數據。