[發(fā)明專利]一種大批量三維貼地尾跡的實時繪制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010767626.0
• 申請日: 2020-08-03
• 公開（公告）號: CN111932662B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設計）人: 占偉偉;袁思佳;蕢露超;王輝;李佳祺;鄭瑞杰
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十八研究所
• 主分類號: G06T15/00
• 分類號: G06T15/00;G06T19/20
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 于瀚文;胡建華

1.一種大批量三維貼地尾跡的實時繪制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，篩選出三維場景中需要進行更新的態(tài)勢目標，構建更新請求；

步驟2，對更新請求進行去重，過濾已存在的請求；根據(jù)尾跡緩存信息，篩選出需要更新的線段，將地形網(wǎng)格數(shù)據(jù)和線段控制點信息數(shù)據(jù)處理成數(shù)據(jù)流；

步驟3，貼地線插值：基于步驟2得到的數(shù)據(jù)流，采用cuda并行計算技術進行貼地線插值計算，根據(jù)計算需要分配GPU資源，將處理后的數(shù)據(jù)提交給GPU，讓GPU進行插值計算；由步驟2中篩選的線段與地形網(wǎng)格進行求交插值計算，得到插值結果，計算出符合地形起伏規(guī)律的貼地尾跡線；

步驟1包括：

步驟1-1，對三維場景中的態(tài)勢目標進行可見性判斷，只處理當前可見的目標，不可見的目標不處理；

步驟1-2，獲取當前三維場景渲染所使用的地形網(wǎng)格的索引，三維場景地形網(wǎng)格按層級_行_列的形式建立索引，與緩存中的地形網(wǎng)格索引進行比較，判斷三維場景中的地形是否發(fā)生變化，只在地形變化時進行貼地尾跡更新，地形未發(fā)生改變時不需要進行更新；

步驟1-3，判斷是否存在尾跡點發(fā)生改變的態(tài)勢目標，對發(fā)生改變的態(tài)勢目標，進行貼地尾跡更新；

步驟1-4，根據(jù)步驟1-1～步驟1-3的處理，篩選出需要進行更新的對象，構建更新請求；

步驟2包括：

步驟2-1，維護一個請求隊列，用于管理步驟1中構建的更新請求，將步驟1構建的更新請求與保存在請求隊列中的請求進行比較，判斷是否存在重復請求，將重復請求過濾掉，更新請求隊列；

步驟2-2，使用從三維場景獲取的當前場景繪制所使用的地形數(shù)據(jù)來進行后續(xù)計算，根據(jù)當前地形網(wǎng)格索引得到地形網(wǎng)格數(shù)據(jù)，將地形網(wǎng)格每個頂點的地理坐標按經(jīng)度-緯度-高程值的形式寫入數(shù)據(jù)流；

步驟2-3，每次貼點尾跡更新完成后，將線段起點和終點坐標以及與線段相交的地形網(wǎng)格索引保存在尾跡緩存中；在處理請求隊列中的更新請求時，根據(jù)更新隊列中態(tài)勢目標的尾跡控制點，得到控制點線段集合，得到當前與線段相交的地形網(wǎng)格索引后，與尾跡緩存進行比較，判斷線段所涉及的地形網(wǎng)格是否發(fā)生變化，如果變化則需要對線段重新進行地形網(wǎng)格插值計算；

步驟2-4，將步驟2-3中篩選出的線段頂點按經(jīng)度-緯度的形式寫入數(shù)據(jù)流；

步驟2-5，將地形數(shù)據(jù)流和尾跡線段數(shù)據(jù)流提交給步驟3進行計算；

步驟2-6，更新請求隊列；

步驟3包括：

步驟3-1，接收到步驟2傳入的地形網(wǎng)格數(shù)據(jù)和尾跡線段數(shù)據(jù)流中的尾跡線段坐標數(shù)據(jù)后，根據(jù)線段數(shù)量，分配GPU計算線程，線程數(shù)為n時，設置線程塊block大小為1024，線程網(wǎng)格grid大小為(n+1024-1)/1024；

步驟3-2，采用cuda并行計算技術，將控制點坐標數(shù)據(jù)和地形網(wǎng)格數(shù)據(jù)提交給GPU；

步驟3-3，在GPU中執(zhí)行計算過程，以每個線段的插值作為一個獨立的計算過程，根據(jù)線段起點終點地理坐標，構建直線方程(y-y1)/(y1-y2)＝(x-x1)/(x1-x2)，其中x、y分別表示線段任一點的經(jīng)度和緯度，x1、y1分別表示線段起點的經(jīng)度和緯度，x2、y2分別表示線段終點的經(jīng)度和緯度，計算線段與地形網(wǎng)格中所有三角形的交點，與線段起點和終點共同組成插值坐標集合，構成完整的貼地尾跡，使尾跡線能夠充分匹配地形起伏。

2.一種大批量三維貼地尾跡的實時繪制系統(tǒng)，其特征在于，包括數(shù)據(jù)調(diào)度模塊、數(shù)據(jù)組織模塊和貼地線計算模塊；

其中，所述數(shù)據(jù)調(diào)度模塊由CPU渲染線程執(zhí)行，用于，篩選出三維場景中需要進行更新的態(tài)勢目標，構建更新請求，并提交給數(shù)據(jù)組織模塊；

所述數(shù)據(jù)組織模塊由CPU輔助線程執(zhí)行，用于，對更新請求進行去重，過濾已存在的請求；根據(jù)尾跡緩存信息，篩選出需要更新的線段，將地形網(wǎng)格數(shù)據(jù)和線段控制點信息數(shù)據(jù)處理成數(shù)據(jù)流，并提交給貼地線計算模塊；

所述貼地線計算模塊由CPU輔助線程和GPU執(zhí)行，用于，基于數(shù)據(jù)組織模塊得到的數(shù)據(jù)流，采用cuda并行計算技術進行貼地線插值計算，根據(jù)計算需要分配GPU資源，將處理后的數(shù)據(jù)提交給GPU，讓GPU進行插值計算；根據(jù)篩選的線段與地形網(wǎng)格進行求交插值計算，得到插值結果，計算出符合地形起伏規(guī)律的貼地尾跡線；

所述數(shù)據(jù)調(diào)度模塊具體執(zhí)行如下步驟：

步驟1-1，對三維場景中的態(tài)勢目標進行可見性判斷，只需要處理當前可見的目標，不可見的目標不處理；

步驟1-2，獲取當前三維場景渲染所使用的地形網(wǎng)格的索引，三維場景地形網(wǎng)格按層級_行_列的形式建立索引，與緩存中的地形網(wǎng)格索引進行比較，判斷三維場景中的地形是否發(fā)生變化，只在地形變化時進行貼地尾跡更新，地形未發(fā)生改變時不需要進行更新；

步驟1-3，判斷是否存在尾跡點發(fā)生改變的態(tài)勢目標，對發(fā)生改變的態(tài)勢目標，進行貼地尾跡更新；

步驟1-4，根據(jù)步驟1-1～步驟1-3的處理，篩選出需要進行更新的對象，構建更新請求；

所述數(shù)據(jù)組織模塊具體執(zhí)行如下步驟：

步驟2-1，維護一個請求隊列，用于管理所述數(shù)據(jù)調(diào)度模塊構建的更新請求，將所述數(shù)據(jù)調(diào)度模塊構建的更新請求與保存在請求隊列中的請求進行比較，判斷是否存在重復請求，將重復請求過濾掉，更新請求隊列；

步驟2-2，使用從三維場景獲取的當前場景繪制所使用的地形數(shù)據(jù)來進行后續(xù)計算，根據(jù)當前地形網(wǎng)格索引得到地形網(wǎng)格數(shù)據(jù)，將地形網(wǎng)格每個頂點的地理坐標按經(jīng)度-緯度-高程值的形式寫入數(shù)據(jù)流；

步驟2-3，每次貼點尾跡更新完成后，將線段起點和終點坐標以及與線段相交的地形網(wǎng)格索引保存在尾跡緩存中；在處理請求隊列中的更新請求時，根據(jù)更新隊列中態(tài)勢目標的尾跡控制點，得到控制點線段集合，與尾跡緩存進行比較，判斷線段所涉及的地形網(wǎng)格是否發(fā)生變化，如果變化則需要對線段重新進行地形網(wǎng)格插值計算；

步驟2-4，將步驟2-3中篩選出的線段頂點按經(jīng)度-緯度的形式寫入數(shù)據(jù)流；

步驟2-5，保存地形數(shù)據(jù)流和尾跡線段數(shù)據(jù)流用于后續(xù)計算；

步驟2-6，更新請求隊列；

所述貼地線計算模塊具體執(zhí)行如下步驟：

步驟3-1，載入所述數(shù)據(jù)組織模塊保存的地形數(shù)據(jù)流中的地形網(wǎng)格數(shù)據(jù)和尾跡線段數(shù)據(jù)流中的尾跡線段坐標數(shù)據(jù)，根據(jù)線段數(shù)量，分配GPU計算線程，線程數(shù)為n時，設置線程塊block大小為1024，線程網(wǎng)格grid大小為(n+1024-1)/1024；

步驟3-2，采用cuda并行計算技術，將控制點坐標數(shù)據(jù)和地形網(wǎng)格數(shù)據(jù)提交給GPU；

步驟3-3，在GPU中執(zhí)行計算過程，以每個線段的插值作為一個獨立的計算過程，根據(jù)線段起點終點地理坐標，構建直線方程(y-y1)/(y1-y2)＝(x-x1)/(x1-x2)，其中x、y分別表示線段任一點的經(jīng)度和緯度，x1、y1分別表示線段起點的經(jīng)度和緯度，x2、y2分別表示線段終點的經(jīng)度和緯度，計算線段與地形網(wǎng)格中所有三角形的交點，與線段起點和終點共同組成插值坐標集合，構成完整的貼地尾跡，使尾跡線能夠充分匹配地形起伏。