[發明專利]一種大批量三維貼地尾跡的實時繪制方法及系統

有效

• 申請號: 202010767626.0
• 申請日: 2020-08-03
• 公開（公告）號: CN111932662B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（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

本發明提供了一種大批量三維貼地尾跡的實時繪制方法及系統，所述方法針對戰場環境模擬仿真過程中，各類態勢目標實時產生的大量尾跡點，通過篩選比較找出需要進行貼地線更新的尾跡，利用多線程技術對尾跡數據和地形網格數據進行組織，再利用cuda并行計算技術，對尾跡線段進行地形網格插值計算，得到貼地尾跡線。本發明可以實現戰場環境模擬仿真過程中大批量三維貼地尾跡的實時繪制，與直接使用CPU插值的方式相比，可以在保證貼地效果的基礎上減少插值計算，顯著提升計算和繪制效率，使戰場環境模擬仿真過程更加流暢。

技術領域

本發明屬于計算機圖形學領域，尤其涉及一種大批量三維貼地尾跡的實時繪制方法及系統。

背景技術

在三維戰場環境模擬仿真系統中，為了表現各類態勢目標的運動狀態，需要以尾跡作為輔助渲染要素來直觀反映態勢目標的運動軌跡，并進行目標行動意圖的預測等，在戰場環境仿真及輔助決策中起到重要的作用。三維態勢目標的運動表現為仿真系統接收到的一批批的尾跡點數據，在三維場景繪制中對這些尾跡點進行各種修飾處理，以形式各樣的尾跡線的方式進行顯示。對于地面的態勢目標而言，其運動軌跡必然是沿著地形起伏變化而產生的，僅僅通過目標尾跡點的擬合并不能完全保證與地形數據的匹配。因此，為了使三維戰場環境模擬仿真系統的顯示效果更加真實而又美觀，在使用地形數據構建基礎地形環境的前提下，需要對態勢目標的尾跡線進行貼地插值計算，得到其與當前地形網格的交點，構成新的尾跡點集合。以此來進行尾跡線的繪制，可以更好地保證尾跡線與地形起伏狀態的匹配。

戰場環境模擬仿真系統中的態勢目標數量可能會比較大，其產生的尾跡點數量會隨著模擬過程的進行持續增加，也導致全尾跡模式下需要繪制的尾跡點數量變得很大。在這種情況下，如果采用傳統方法，直接使用CPU進行貼地線插值計算，需要花費較多時間，渲染效率很低，即便使用多線程進行計算，受限于CPU核心數，在數據量達到一定程度時仍無法滿足實時繪制的需求。

發明內容

發明目的：針對目前三維戰場環境模擬仿真系統中，渲染大批量態勢目標貼地尾跡時出現的諸如卡頓、幀率過低、刷新遲緩等問題，本發明提供一種大批量三維貼地尾跡的實時繪制方法，包括如下步驟：

步驟1，請求篩選及提交：篩選出三維場景中需要進行更新的態勢目標，構建更新請求；對當前三維場景中的態勢目標尾跡進行遍歷，根據當前三維場景中渲染的地形網格的索引，與緩存數據進行比對，篩選出因地形變化需要更新的貼地尾跡；根據尾跡點是否發生變化，篩選出需要進行地形網格插值的貼地尾跡，提交更新請求；

步驟2，對更新請求進行去重，過濾已存在的請求；根據尾跡緩存信息，篩選出需要更新的線段，將線段的尾跡點數據與地形網格數據，處理成數據流，提交給貼地線計算線程；采用多線程技術，將請求處理放在輔助線程中進行，避免對渲染線程造成阻塞影響渲染效率；

步驟3，貼地線插值：基于步驟2得到的數據流，采用cuda并行計算技術進行貼地線插值計算，根據計算需要分配GPU資源，將處理后的數據提交給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律的貼地尾跡線。

步驟1包括：

步驟1-1，對三維場景中的態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格的索引，三維場景地形網格按層級_行_列的形式建立索引，與緩存中的地形網格索引進行比較，判斷三維場景中的地形是否發生變化，只在地形變化時進行貼地尾跡更新，地形未發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生改變的態勢目標，對發生改變的態勢目標，進行貼地尾跡更新；

步驟1-4，根據步驟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：