[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

技術領域

本發明涉及海洋水體建模方法，具體涉及一種海洋水體虛擬現實的建模方法。用于實現海洋水體的快速、實時建模，運用該方法可在中國海區域內任意劃定觀測區進行三維建模。

背景技術

海洋約占地球表面積的71％，是一個開放的、具有多樣性的復雜系統，其中有各種不同的時空尺度和不同層次的物質存在和運動形態。目前海洋水體的表達主要以電子海圖等二維地圖方式，海洋溫度、鹽度、透明度等反演數據多以文本的形式存在。隨著海洋資源的開發與利用，對于海洋水體與海洋環境反演數據三維建模與可視化的需求逐漸增加。海洋資源的開發與利用要以海洋特征和規律為基礎，計算機技術、虛擬現實技術等相關技術的發展為海洋水體三維建模提供了強有力的技術支撐。

本發明的虛擬現實海洋水體實時建模是了解海洋綜合環境的重要手段，是再現海洋溫度、鹽度、透明度等相關物理量指標的新方法。本研究提出的基于RS和GIS的海洋水體虛擬現實建模方法可以實現海洋水體的快速、實時建模，并能對中國海任意劃定區域的水體建模。

隨著“數字海洋”的提出，國內外海洋三維實時建模研究日益成為熱點，見[1]Rinehart?R，Wright?D.Benthic?Habitat?Classification?and?3-DVisualizations[C].Association?of?American?Geographers?Centennial?Meeting，American，Samoa，2004.[2]Alan?M，et?al.Visually-enabled?Geo-collaborationto?Support?Data?Exploration?&?Decision-making[C].Proceedings?of?the?21stInternational?Cartographic?Conference，Durban，South?Africa，2003[3]上官偉，等.真實海洋環境視景仿真技術研究[J].系統仿真學報.2006：18(增2)。此外，國內外商用軟件也不斷推出，例如MultiGen-Paradigm.Inc的Vega。但海洋三維實時建模研究尚處于起步階段，實時性不高，數據來源多樣、復雜，商用軟件價格昂貴都是目前存在的主要問題。

虛擬現實(Virtual?Reality)是在計算機中構造出一個形象逼真的模型，從而生成一種具有三維世界效果的模擬環境。它是利用計算機對復雜數據進行可視化操作與交互的一種高科技手段，通過模擬的仿真虛擬環境使參觀者得到身歷其境的感覺。

OpenGL(Open?Graphics?Library)圖形系統是一個軟件接口，讓程序員能夠創建交互式程序，使用計算機圖形學技術生成具有真實感的圖像。使用OpenGL可以控制計算機圖形學技術來生成真實感圖形。OpenGL包括大約250個函數，用戶可以使用它們來指定物體和操作，以創建交互式三維應用程序。

本發明中涉及到的OpenGL坐標系統包括以下三種：

世界坐標是OpenGL中用來描述場景的坐標，Z軸垂直屏幕向外，X軸從左到右，Y軸從下到上，是右手笛卡爾坐標系統。

物體坐標是以物體某一點為原點而建立的“世界坐標”，該坐標系僅對該物體適用，用來簡化對物體各部分坐標的描述。物體放到場景中時，各部分經歷的坐標變換相同，相對位置不變，所以可視為一個整體，與人類的思維習慣一致。

眼坐標是以視點為原點，以視線的方向為Z軸正方向的坐標系中的方向。

隨著海洋環境衛星遙感的發展，大量的RS數據已經或正在應用GIS技術進行管理與維護，海洋環境衛星遙感數據具有范圍廣、實時性高等特點，通過方便可行的數據處理方法和虛擬現實實時建?？梢允勾罅康腞S數據成為反映海洋水體的最直觀的資料之一。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種海洋水體虛擬現實的建模方法。海洋水體虛擬現實的建模方法如下步驟：

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；