[發(fā)明專利]一種地形平滑過程中瓦片高程數(shù)據(jù)快速調(diào)度方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911308650.1
• 申請(qǐng)日: 2019-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN111105492B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李輝;朱俊潔;黃操
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T15/20
• 分類號(hào): G06T15/20;G06T17/05;G06F16/29
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本發(fā)明提出了一種地形平滑過程中瓦片高程數(shù)據(jù)快速調(diào)度方法。所述方法包括如下步驟：步驟一：讀取第一地形瓦片數(shù)據(jù)及其周圍地形瓦片數(shù)據(jù)的高程值；步驟二：計(jì)算周圍地形瓦片數(shù)據(jù)近邊界點(diǎn)與第一地形瓦片數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的邊界點(diǎn)的高程差值，生成高程差值文件；步驟三：加載第一地形瓦片數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的高程差值文件，讀取高程差值文件；步驟四：基于高程差值計(jì)算第一地形瓦片數(shù)據(jù)邊界鄰近點(diǎn)的高程；步驟五：基于第一地形瓦片邊界點(diǎn)的高程值和鄰近點(diǎn)的高程值，計(jì)算第一地形瓦片數(shù)據(jù)邊界點(diǎn)的法向量并進(jìn)行歸一化處理，快速地平滑地形。本發(fā)明通過預(yù)先存儲(chǔ)高程差值文件的方式，加快了平滑所需瓦片高程數(shù)據(jù)的調(diào)度速度，實(shí)現(xiàn)了地形的快速平滑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種地形平滑過程中瓦片高程數(shù)據(jù)快速調(diào)度方法，屬于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

數(shù)字地球的基本思想是將高分辨率的遙感影像覆蓋全球，并通過建立覆蓋全球的數(shù)字高程模型和地球景觀模型，形成虛擬地球。其地形數(shù)據(jù)都是依靠數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）實(shí)現(xiàn)對(duì)地面地形的數(shù)字化模擬，通過LOD分層、四叉樹分塊全球剖分建立骨架。但在地形分塊的過程中，由于每個(gè)地形瓦片邊界頂點(diǎn)的法向量只利用本塊瓦片包含的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行計(jì)算，造成了相鄰?fù)咂睾系倪吔珥旤c(diǎn)的法向量不統(tǒng)一的情況，從而產(chǎn)生瓦片邊界過渡不平滑的問題，影響了三維地形的真實(shí)感。

數(shù)字地球平臺(tái)OsgEarth中同樣存在這個(gè)問題。在進(jìn)行地形渲染時(shí)，由于瓦片邊界頂點(diǎn)的法向量不統(tǒng)一，地形中呈現(xiàn)出明顯的分界線。為了解決這個(gè)問題，OsgEarth提供了一個(gè)normalizeEdges選項(xiàng)，將normalizeEdges設(shè)置為true即可開啟邊界平滑。但在進(jìn)行邊界平滑的過程中，OsgEarth地形引擎調(diào)度周圍地形瓦片數(shù)據(jù)過多，而且調(diào)度次數(shù)頻繁，導(dǎo)致地形加載緩慢，大大影響了實(shí)時(shí)渲染的速度。

本發(fā)明提出了一種地形平滑過程中瓦片高程數(shù)據(jù)快速調(diào)度方法，能夠在地形平滑的過程中減少大量不必要的數(shù)據(jù)調(diào)度，達(dá)到快速平滑地形的效果。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種地形平滑過程中瓦片高程數(shù)據(jù)快速調(diào)度方法。所述算法可以實(shí)現(xiàn)平滑處理過程中所需地形邊界高程值的快速調(diào)度，在保證渲染效果的前提下，加快地形渲染速度。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種地形平滑過程中瓦片高程數(shù)據(jù)快速調(diào)度方法，包括如下步驟：

步驟一：選擇一個(gè)需要平滑處理的地形塊數(shù)據(jù)作為第一地形瓦片數(shù)據(jù)，使用柵格空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換庫讀取第一地形瓦片數(shù)據(jù)及其周圍地形瓦片數(shù)據(jù)的高程值；

步驟二：將需要平滑處理的頂點(diǎn)記作第一地形瓦片數(shù)據(jù)邊界點(diǎn)，計(jì)算周圍地形瓦片數(shù)據(jù)近邊界點(diǎn)與第一地形瓦片數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的邊界點(diǎn)的高程差值，生成高程差值文件；

步驟三：在數(shù)字地球平臺(tái)中加載第一地形瓦片數(shù)據(jù)，通過第一地形瓦片數(shù)據(jù)的編號(hào)調(diào)度其對(duì)應(yīng)的高程差值文件，讀取高程差值文件；

步驟四：將第一地形瓦片數(shù)據(jù)周圍一圈的點(diǎn)記作第一地形瓦片數(shù)據(jù)邊界鄰近點(diǎn)，基于高程差值計(jì)算第一地形瓦片數(shù)據(jù)邊界鄰近點(diǎn)的高程；

步驟五：基于第一地形瓦片邊界點(diǎn)的高程值和鄰近點(diǎn)的高程值，計(jì)算第一地形瓦片數(shù)據(jù)邊界點(diǎn)的法向量并進(jìn)行歸一化處理，快速地平滑地形。

進(jìn)一步地，在步驟一中，所述讀取第一地形瓦片數(shù)據(jù)及其周圍地形瓦片數(shù)據(jù)的高程值，具體包括讀取第一地形瓦片數(shù)據(jù)和同層級(jí)下第一地形瓦片單元的左上方、上方、右上方、左方、右方、左下方、下方和右下方單元的地形瓦片數(shù)據(jù)高程值。

進(jìn)一步地，在步驟二中，所述周圍地形瓦片數(shù)據(jù)近邊界點(diǎn)，具體包括：