[發明專利]一種復雜三維地形顯示方法

無效

• 申請號: 201310624871.6
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103617650A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 沈志峰;張瑤;吳迪;曾添一;郝燕玲
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種復雜三維地形顯示方法，其特征是：

步驟一：數據轉換，對讀入的三維地形數據進行轉換與處理；

步驟二：數據處理，在數據轉換完成后，采用OpenGL軟件接口對轉換后的三維地形數據進行處理，通過像素操作、求值器、光柵化、基于頂點的操作與基本匹配實現像素數據與頂點數據的處理，將三維地形數據轉換為計算機所能識別與處理的數據；

步驟三：紋理制作，在經過數據轉換與處理后，將數據范圍劃分為若干子范圍，每一個子范圍內的數據對應的地形顏色相同；

步驟四：三維地形顯示，在數據與紋理都處理完畢后，即生成三維地形，對三維地形模型進行參數設置、地形模型映射、視點—模型變換、投影變換及視口變換。

2.根據權利要求1所述的復雜三維地形顯示方法，其特征是所述數據轉換的方法為：將原始三維地形數據作為輸入，判斷其是否所有數據均為有效的數據格式，如不是，則對無效的數據進行數據轉換；數據轉換具體方式為：檢測該數據中是否有目標數據特有的標識符，如沒有，則在數據首位添加標識符；無效數據轉換為有效數據后，與原始的有效數據進行合并；數據合并的具體方式為：將轉換后的數據文件保存在與原始有效數據文件相同的根目錄下，并在系統輸入數據時，與原始數據文件同時加載；數據合并完畢后，判斷合并后的數據是否為“方陣型”數據，如不是，則對數據進行“方陣化”，即數據文件中包含的數據個數為某正整數的平方，且每行數據間用回車鍵間隔，同行數據間用空格鍵間隔，“方陣化”的具體方式為：將文件中的數據每MapSize個設為一組，并在組后添加回車鍵，直至文件的最后。

3.根據權利要求1所述的復雜三維地形顯示方法，其特征是所述采用OpenGL軟件接口對轉換后的三維地形數據進行處理的方法為：首先將像素數據與頂點數據存儲在顯示列表中，再針對像素進行操作后與紋理進行裝配，針對頂點數據進行求值器的處理后，進行基于頂點的操作與基本裝配，同時對兩數據進行光柵化，最后在經過片段操作后存儲至幀緩沖區。

4.根據權利要求1所述的復雜三維地形顯示方法，其特征是所述紋理制作具體包括：

（1）首先讀入某區域的三維地形數據；

（2）根據顯示精度的需要將三維地形數據劃分為若干高度范圍，高度范圍劃分過程是將數據文件中的每個數字歸類到預先設置的不同的數字范圍內，同種數字范圍內的數據對應的紋理顏色相同；

（3）通過設置輸出精度，將三維地形數據輸出為一個MapSize*MapSize大小的紋理圖。

5.根據權利要求1所述的復雜三維地形顯示方法，其特征是所述三維地形顯示具體包括：

（1）參數設置

設置光源參數和顏色模式；

（2）地形模型映射

首先把數字地形數據轉成OpenGL可識別和操作的數據格式，然后計算頂點坐標及頂點法向量等參數；

（3）視點—模型變換

采用對物體位置進行移動的移動變換、對物體進行旋轉的旋轉變換、對物體進行大小縮放的縮放變換三種幾何變換來實現視點—模型變換；

把圖元所提供的頂點作為單列矩陣，假設模型視圖矩陣M是4*4的矩陣，單列矩陣XYZW]]>與模型視圖矩陣相乘就能得到變換后與視覺坐標對應的新坐標XeYeZeWe.]]>如公式（1）所示：

XYZW4×4M=XeYeZeWe---(1)]]>

平移變換：

x′y′z′1=xyz1100001000010TxTyTz1---(2)]]>

其中，變換前點坐標為(x,y,z)，變換后點坐標為(x′,y′,z′)，T_x，T_y，T_z分別表示沿著X、Y、Z三軸變換移動量，在下面的變換中，這些參數的定義不變；

旋轉變換：通常旋轉可以分為三種，

點繞X軸旋轉計算公式：

x′y′z′1=xyz110000cosθcosθ00-sinθcosθ00001---(3)]]>

點繞Y軸旋轉計算公式：

x′y′z′1=xyz1cosθ0-sinθ00100-sinθ0cosθ00001---(4)]]>

點繞Z軸旋轉計算公式：

x′y′z′1=xyz1cosθsinθ00-sinθcosθ0000100001---(5)]]>

其中，公式中θ為角度單位，它的正負進行如下定義：從旋轉軸正方向看過去，以順時針方向為正角度，以逆時針為負角度；

縮放變換計算公式：

x′y′z′1=xyz1Sx0000Sy0000Sz00001---(6)]]>

其中，S_x、S_y、S_z分別表示三個坐標軸方向上的縮放比例大小；

（4）投影變換

采用透視變換來完成投影變換，其中設透視投影變換矩陣P如公式（7）所示，其中，near為被投影物體在X軸方向上到投影面的最小距離，far為被投影物體在X軸方向上到投影面的最大距離，top為被投影物體在Y軸方向上到投影面的最大距離，bottom為被投影物體在Y軸方向上到投影面的最小距離，right為被投影物體在Z軸方向上到投影面的最小距離，left為被投影物體在Z軸方向上到投影面的最大距離，

P=2*nearright-left0right+leftright-left002*neartop-bottomtop+bottomtop-bottom000near+farnear-far2*far*nearnear-far00-10---(7)]]>

（5）視口變換。