[發明專利]基于深度圖實時繪制室外地表遮擋剔除以及加速方法

有效

• 申請號: 201410564194.8
• 申請日: 2014-10-21
• 公開（公告）號: CN104331918B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 張翼
• 申請（專利權）人: 無錫梵天信息技術股份有限公司
• 主分類號: G06T15/00
• 分類號: G06T15/00;G06T7/41
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司11249
• 代理人: 宋敏

技術領域

本發明涉及計算機圖像學領域，具體地，涉及一種基于深度圖實時繪制室外地表遮擋剔除以及加速方法。

背景技術

隨著計算機圖形學技術的發展，可見性計算是計算機圖像學中的一個基本的問題，其主要目的是對給定的場景和觀察視點，通過場景物體的可見性，快速的剔除不需要繪制的物體，減少圖形處理的幾何復雜度，隨著三維掃描技術和圖形建模技術的快速發展，三維模型的規模和數據不斷增大，最好的硬件的每秒只能對幾萬個三角形進行實時繪制，而對于室外地表繪制數據比較龐大，超過了一般圖像軟件的實時繪制和內存管理能力，使得大量復雜的場景繪制變得更加困難，可見性計算作為一種技術手段，得到越來越多研究學者的重視。

目前的技術一般是利用地平線遮擋來模擬大規模地形技術，其原理為：在室外的地表的山峰可以看成一個個物體，也可以被前面的更高的山峰遮擋，如果要繪制這種地形，繪制順序是從前往后開始繪制且每次繪制都更新地平線位置，就能達到距離觀察者地平線以下的物體將被剔除，其余的被渲染，把這種遮擋地平線剔除物體的方法稱為地平線遮擋法，但是這種技術存在遮擋不完美，限制性比較多，每當視角切換時，地平線需要重新計算，不能實時繪制并且耗時的問題。

發明內容

本發明的目的在于，針對上述問題，提出一種基于深度圖實時繪制室外地表遮擋剔除以及加速方法，以實現具有較好的遮擋效果且能實時繪制的優點。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種基于深度圖實時繪制室外地表遮擋剔除以及加速方法，包括以下步驟：

步驟一、繪制當前場景，并把場景的深度值通過加速算法保存到一張深度圖中；

步驟二、對待檢測模型的包圍盒進行光柵化，并判斷待檢測模型包圍盒中的像素和上述步驟一中深度值的大小，從而得出遮擋剔除的結果。

優選的，步驟一中所述的深度值具體為：

在相機空間下，視椎體可見范圍內，將可見模型進行分割，并對這些分割后的三角形給予光柵化得到場景深度值，那么可見模型分割三角形有三種情況：

第一種是三角形全部在視椎體內；第二種是三角形兩個頂點在視椎體內，第三種是三角形一個頂點在視椎體內；對于第一種情況，模型的三角形不用進行分割，第二種情況，將視椎體內多邊形分為兩個三角形，第三種情況，將視椎體內三角形分割成一個三角形。

優選的，步驟一所述的加速算法為：SSE加速指令和多線程并發對數據進行加速處理。

優選的，所述SSE加速指令為：把場景的深度圖劃分為N個格子，格子中的像素用SSE加速指令來處理；

SSE加速指令具體為對4個float數據同時進行加減乘除，在掃描深度圖像素時，一次掃描便得到4個像素的深度值。

優選的，多線程并發為：首先創建一張256*256大小的渲染目標，將這個空的渲染目標劃分為橫向M,縱向N的格子，每個格子分配給一個線程來處理，且在每個線程中都應用上述SSE加速指令,每個線程對應處理一個單元，處理的結果生成了一張深度圖片元。

優選的，所述M=N=4，從而渲染目標被劃分為16格，分配到16個線程來處理，最終生成的16個深度圖片元，共同構成了一個當前場景的深度圖。

優選的，步驟二中所述的包圍盒為AABB類型的包圍盒，該AABB類型的包圍盒包含模型碰撞體，由各邊平行于坐標軸的最小六面體組成。

優選的，步驟二中所述的判斷待檢測模型包圍盒中的像素和深度值得大小具體為：首先每個線程處理光柵化后的多個包圍盒，遍歷每一個包圍盒，采樣待檢測模型包圍盒中的像素信息深度值，并與當前場景的深度值作比較，當待檢測模型包圍盒中任意像素的深度值小于當前場景深度值時，該待檢測模型包圍盒是可見的；當待檢測模型包圍盒中任意像素的深度值都大于當前場景深度值時，該待檢測模型包圍盒不可見。

優選的，還包括對深度圖紋理和待檢測的對象都進行降采樣處理，經過降采樣后的圖像變小。

優選的，在每個線程做深度值大小判斷的過程中，采用隔像素掃描，并根據模型對象和相機的距離，動態的改變像素掃描間隔數，模型對象距離相機越遠，隔像素掃描的間隔越大，模型對象距離相機越近，采樣的間隔數越小。

本發明的技術方案具有以下有益效果：

本發明中的技術方案，事先在引擎中的場景編輯中設置一部分視線遮擋體（模型），然后繪制場景中的所有物體，記錄當前場景的視線遮擋體的最小深度值，將待檢測的物體的包圍盒的深度值和繪制場景得到的最小深度做比較，得到物體的可見性。達到具有較好的遮擋效果且能實時繪制的目的。