[發明專利]線性四元樹多層模型驅動的DEM即時可視化方法

在審

• 申請號: 201911184987.6
• 申請日: 2019-11-27
• 公開（公告）號: CN110930509A
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 王程;劉文平
• 申請（專利權）人: 王程
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06F16/29
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出了一種線性四元樹多層模型驅動的DEM即時可視化方法，可以更快的修補多層精細產生的裂痕，同時提出了一種對節點數據色彩保存的方法，配合OpenGL渲染引擎，在添加高程色標的情況下，可實現高分辨率DEM地形數據的即時可視化。在實驗過程中，通過構建線性四元樹的索引結構，結合DEM格網數據的鄰近性優點，在多層精細的渲染顯示過程中，均達到了較高的即時可視化速度，四元樹分塊模型可以很好的在地形上保持較高的繪制速度，達到了預期的設計目的，既保證了即時繪制，也保證了點云數據的高效讀寫。結果表明，相對于現有技術的存儲方法，其模型的生成速度和讀取速度均有明顯的改善。

技術領域

本發明涉及一種DEM即時可視化方法，特別涉及線性四元樹多層模型驅動的DEM即時可視化方法，屬于DEM可視化方法技術領域。

背景技術

地形可視化分析是用可直接觀測到的地貌信息，來演繹推斷出無法直接觀測到的地殼運動的進程和發展的方法，隨著科技發展，GIS以其強大的地理空間信息處理的優勢，在環境研究、全球變化與監測、農作物估產、資源管理、城市規劃、災害預測與災情評估、礦產資源評價、文物保護等許多領域發揮著越來越重要的作用，地形可視化分析功能在GIS中的作用也越來越大，是GIS應用中一種重要的分析方法。

為使數字地面高程模型有更逼真的數字化還原，現有技術根據各類數學模型、算法及數學理論，結合當前的計算機發展水平，建立了一些比較有效實用的地形可視化模型。因為地形可視化有著非常廣闊的應用前景，相關現有技術越來越多，集中體現在數字地形建模、地形模型簡化、多精細地形模型、地形重構等方面。地形圖所描述的對象具有豐富的三維地形特征，是地表客觀存在的，雖然地形圖用了很多方法如等高線、分層設色等以更準確的描述，但這種二維介質上的平面圖相比于其所表示的三維環境間還存在著很大的差距。為獲取更加真實豐富的三維地理信息，現有技術一直致力實現地理信息的三維可視化。

現有技術的分形幾何具有統計自相似的典型特征，分形地景仿真在利用了這一典型特征的基礎上，再采用遞歸算法用簡單的規則來生成復雜的景物，但分形地景仿真算法的復雜度較高，并且沒有聯系真實的地形地貌，因此在應用上受到了較大限制。現有技術的曲面擬合地形仿真根據地面控制點，采用合適的數學模型通過地面控制點對地形進行曲面擬合，但也有著不少缺點，例如曲面方程以及其參數不易控制，并且生成的地形過于光滑，與真實地面看起來有較大差異。

現有技術連續多邊形網絡對真實地形模擬具有高度的真實感和線性近似等良好特性，并適用于當前硬件固化的繪圖方式，但地形數據量非常大時，會使得生成的多邊形數量急劇增加，使模型過于復雜化，難以滿足對地形即時繪制的需求。近年來，地形場景即時繪制在各領域發揮了重要作用，現有技術提出了一些場景快速繪制算法，這些算法大都存在一些問題與不足，很多情況下不能實現大區域地形場景的即時高速繪制。

現有技術的層次精細算法提高了地形數據繪制的速度，多層精細算法構建的四元樹結構和DEM數據規范比較相似，且算法復雜程度小，所以通過構建四元樹來建立DEM的多層精細模型是較好的選擇。但該算法是一次性將數據存入內存中，然后通過四元樹的節點來對數據進行繪制，當DEM數據大到超過一定規模時，四元樹的數據量就要遠遠大于計算機內存空間大小，這一算法明顯不適用。

綜合來看，現有技術的麥克風陣列語音去噪增強方法主要存在以下幾點缺陷：

一是現有技術地形數據量非常大時，會使得生成的多邊形數量急劇增加，使模型過于復雜化，難以滿足對地形即時繪制的需求，現有技術提出了一些場景快速繪制算法，大都存在一些問題與不足，很多情況下不能實現大區域地形場景的即時高速繪制；

二是現有技術分形地景仿真算法的復雜度較高，并且沒有聯系真實的地形地貌，因此在應用上受到了較大限制；

三是現有技術的曲面擬合地形仿真根據地面控制點，但有著不少缺點，例如曲面方程以及其參數不易控制，并且生成的地形過于光滑，與真實地面看起來有較大差異；