[發明專利]一種虛擬場景中可視物體的二維裁剪生成方法

無效

• 申請號: 201410255051.9
• 申請日: 2014-06-10
• 公開（公告）號: CN104050689A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 王春華;韓棟;周書臣;徐洪章;楊天明;楊鋒英
• 申請（專利權）人: 黃淮學院
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明屬于計算機虛擬場景中視景體裁剪技術領域，尤其涉及一種虛擬場景中可視物體的二維裁剪生成方法。

背景技術

在構成大規模場景的幾何面片中，每次成像的可見面片只占很少一部分，通常在10％左右。因此，利用視景體裁剪可以節省大量關于不可見部分的光柵化和光照等費時計算，提高成像速度，降低場景復雜度。

世界坐標系中的大部分場景(如森林場景)，在Y方向上較少有重疊，即：世界坐標系XOZ平面上的一點通常只屬于一個物體包圍盒在XOZ平面的投影(如圖1所示)。傳統的視景體裁剪方法為三維空間的判斷方法，對此類場景的裁剪效率較低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種虛擬場景中可視物體的二維裁剪生成方法，旨在解決現有技術中裁剪效率較低的問題。

本發明是這樣實現的，一種虛擬場景中可視物體的二維裁剪生成方法，包括以下步驟：

S1、在相同的坐標系中描述視景體和場景對象，并分別求解出視景體的8個頂點和場景對象各頂點在該坐標系下的坐標位置；

S2、將視景體和場景中物體投影在同一平面上，并求解出視景體投影點所構成的最大凸包；

S3、通過判斷場景對象的包圍盒投影是否在最大凸包內，推斷三維空間中物體是否在視景體范圍內。

優選地，在步驟S1中，所述坐標系為世界空間坐標系；所述視景體采用AABB包圍盒來代替。

優選地，在步驟S1中，所述視景體的8個頂點位置的計算公式分別用函數定義為：

其中，W_n、H_n、W_f、H_f分別為近、遠裁剪平面的寬度和高度；

C_n、C_f分別為近、遠裁剪平面的中心，并且其中，P為虛擬相機的位置D_n、D_f分別為相機相距近、遠裁剪平面的距離；為規范化后的3個標準向量。

優選地，在步驟S2中，所述最大凸包的求解包括以下具體過程：

遍歷視景體投影后形成的各頂點，確保各頂點具有唯一性，若有相同的點，則只保留1個，最終頂點集合為S；

將S中各頂點按橫坐標X值遞增排序，對于X值相同的點，則按Y值遞增排序，最終排序后的有序頂點集合為S'；

對S'內的點實施改進后的雙向隊列Melkman算法步驟。

優選地，在所述對S'內的點實施改進后的雙向隊列Melkman算法步驟的步驟中，物體包圍盒若采用AABB包圍盒，則在XOZ平面投影形成的頂點為平行于XOZ平面4個頂點的X和Z坐標，Y值設定為0。

優選地，所述步驟S3步驟以下具體步驟：

逆時針排序最大凸包頂點，通過判斷投影后的點是否在每一條邊的左側來判斷該頂點是否在凸多邊形內；

令L為最大凸包逆時針排序的邊集合，P為1個對象包圍盒投影后的頂點集合，函數leftToLine(p,l)通過返回值判斷點p與邊l的位置關系：若leftToLine(p,l)＞0，p位于邊l的左側；若leftToLine(p,l)＜0，p位于邊l的右側；若leftToLine(p,l)＝0，p位于邊l上；

判斷三維場景中對象是否在視景體內，其中，若則包圍盒在視景體內，若則包圍盒與視景體相交，若∀p∈P,∀l∈L,leftToLine(p,l)<0,]]>則包圍盒在視景體外。