[發明專利]一種海量城市空間三維數據云渲染圖像融合方法及其系統

有效

• 申請號: 202010019825.3
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111145331B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 王瑜;萬波;王鵬;左澤均;胡茂勝;錢顥月;甄文杰;潘明敏
• 申請（專利權）人: 深圳市數字城市工程研究中心;中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G06T15/20
• 分類號: G06T15/20;G06T1/20
• 代理公司: 武漢江楚智匯知識產權代理事務所(普通合伙) 42228
• 代理人: 鄧寅杰

1.一種海量城市空間三維數據云渲染圖像融合方法，其特征在于，其步驟包括：

S1、待融合圖像數據獲取：獲取所有待融合圖像數據，將子節點的圖像數據發送到主節點；

所述步驟S1的具體步驟包括：

S11、初始化：將待渲染的大型三維模型手動分割成指定大小和數量的模型，然后將這些模型分別放置在各進程的子節點上；主節點進行MPI并行初始化，并使各子節點進入并行運行過程，執行后續操作；

S12、載入圖元：所有的進程分別載入已經分配好的三維模型；

S13、預處理：對載入的模型進行幾何處理和光柵化操作，保存計算后得到的待發送圖像的像素數組和深度數組；所有的子節點需要將其生成的像素數組和深度數組發送給主節點；

S14、數據接收：由主節點通過循環操作進行接收并獲取到所有圖像的像素數組和深度數組；

S2、圖像數量判斷：根據不同分辨率選定不同的閾值n，判斷待融合圖像數量m與n的大小對比：若m小于等于n，執行步驟S3；若m大于n，執行步驟S4；

S3、CPU圖像融合：根據圖像深度值進行圖像融合，比較不同圖像相同位置的深度數據，找出所有位置分別相對應的最小深度數據和像素數據，即可得到融合圖像的數據；執行下一步驟S5；

所述步驟S3的具體步驟包括：

S31、選取待比較圖像數據：主節點獲取所有子圖像的像素數組和深度數組，創建融合圖像的深度數組和像素數組，選擇每一像素中融合圖像的深度數組與下一幅圖像的深度數組用于比較；

S32、比較對應兩像素深度：循環比較每一像素中融合圖像的深度數組與下一幅圖像的深度數組，將深度小的深度值和像素值分別賦值給融合圖像的深度值和像素值；

S33、比較完成判斷：判斷圖像中的所有像素是否比較完成；

若沒有比較完所有像素數據，則繼續步驟S32循環比較每一像素中融合圖像的深度數組與下一幅圖像的深度數組；

若所有像素比較完成，則進入S34步驟；

S34、比較完成判斷：判斷所有待融合圖像數據是否比較完成；

若沒有比較完所有圖像數據，循環所有子圖像重復步驟S31，直到所有子圖像比較完畢；若所有圖像比較完成，則進入S35步驟；

S35、計算完畢后即可獲得融合圖像的像素數組和深度數組；

S4、GPU圖像融合：在GPU中根據圖像像素進行并行計算，即每個線程分別對所有子圖像中的某一對應像素進行循環比較取值操作，所有線程執行完后可得到融合圖像的數據；

所述步驟S4的具體步驟包括：

S41、CUDA零拷貝：為GPU創建對應的像素數組、深度數組以及融合的像素數組和深度數組，并將CPU中已有的數據映射到GPU中相應的數組中；

S42、在每個線程中，循環比較像素中融合圖像的深度值與下一幅圖像的深度值，將深度值小的深度值和像素值賦值給融合圖像的深度值和像素值，直到所有線程中所有子圖像比較完畢，等待kernel函數結束；在CUDA程序體系結構中，主程序仍由CPU執行；當遇到數據的并行處理時，CUDA在主機中將程序編譯成一個GPU可以執行的kernel函數，并將其傳輸給GPU，從而在設備中運行；

S43、將融合圖像的像素數組和深度數組從GPU傳出到CPU；

S44、傳輸完畢后即可獲得融合圖像的像素數組和深度數組；

S5、完成圖像融合。

2.根據權利要求1所述的海量城市空間三維數據云渲染圖像融合方法，其特征在于：所述主節點統一管理計算和存儲的操作，各個子節點主要進行計算，同時可存儲相應數據。

3.根據權利要求1所述的海量城市空間三維數據云渲染圖像融合方法，其特征在于：所述圖像數據包括像素數組和深度數組，像素數組中包含的數據為每個像素的RGBA值，深度數組中包含的數據為每個像素的深度值。

4.根據權利要求3所述的海量城市空間三維數據云渲染圖像融合方法，其特征在于：所述子節點的像素數組和深度數組通過MPI傳遞到主節點。

5.根據權利要求1所述的海量城市空間三維數據云渲染圖像融合方法，其特征在于：在進行圖像融合的過程中，隨著圖像分辨率的增加，GPU的加速效果越來越明顯，融合方式決策閾值n的取值應越來越小。