[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于光錐圖的三維數(shù)字地球?qū)崟r(shí)地形陰影仿真方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010871453.7
• 申請(qǐng)日: 2020-08-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112017284B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛玉剛;陳超;梁長(zhǎng)青;肖劍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京國(guó)遙新天地信息技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06T17/05
• 分類(lèi)號(hào): G06T17/05;G06T15/60
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種基于光錐圖的三維數(shù)字地球?qū)崟r(shí)地形陰影仿真方法，包括以下步驟：

步驟1，根據(jù)相機(jī)或視角的高度不同調(diào)度四叉樹(shù)結(jié)構(gòu)的地形瓦塊，加載影像和DEM數(shù)據(jù)生成地形網(wǎng)格；根據(jù)相機(jī)或視角的高度不同，調(diào)度按墨卡托或WGS84投影切片規(guī)則構(gòu)建的地形瓦塊四叉樹(shù)，選取一定級(jí)別范圍內(nèi)的不同區(qū)塊的地形瓦塊進(jìn)行顯示；需要加載顯示的新地形瓦塊根據(jù)其級(jí)別和地理范圍讀取DEM柵格數(shù)據(jù)，DEM柵格數(shù)據(jù)可以是.tif/.egc/.egx格式的DEM數(shù)據(jù)，也可以是預(yù)先切割好的DEM瓦塊金字塔；讀取DOM影像數(shù)據(jù)生成影像圖紋理傳入GPU，DOM柵格數(shù)據(jù)可以是.tif/.img格式的影像數(shù)據(jù)，也可以是預(yù)先切割好的影像瓦塊金字塔；對(duì)每個(gè)可見(jiàn)瓦塊，應(yīng)用其某一級(jí)父節(jié)點(diǎn)瓦塊為中心的9個(gè)相鄰?fù)呁邏K的DEM數(shù)據(jù)生成地形光錐圖；

步驟2，渲染每個(gè)地形像素時(shí)，將太陽(yáng)光方向和光錐圖中采樣出來(lái)的光錐信息進(jìn)行比較，為每個(gè)像素描繪陰影顏色，生成陰影圖像；渲染每個(gè)地形像素時(shí)，將該像素和太陽(yáng)的連線作為太陽(yáng)光線，太陽(yáng)光線和光錐圖中采樣出來(lái)的光錐信息進(jìn)行比較，當(dāng)太陽(yáng)光線在光錐之內(nèi)時(shí)，則表示該像素可以被太陽(yáng)光照射到，否則該像素在陰影中，依據(jù)此方法為每個(gè)在陰影中的地形像素描繪陰影顏色生成陰影圖像；

步驟3，將陰影圖像和影像圖層數(shù)據(jù)融合，從而在三維數(shù)字地球地形上顯示出實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)陰影，輸出到顯示設(shè)備；將陰影圖像和影像圖層數(shù)據(jù)以modulate方式融合，使得在陰影區(qū)域的圖像變暗，從而在三維數(shù)字地球地形上顯示出實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)陰影，輸出到顯示設(shè)備。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光錐圖的三維數(shù)字地球?qū)崟r(shí)地形陰影仿真方法，步驟1其特征在于，生成光錐圖使用的是某正在渲染的地形瓦塊的向上n級(jí)的父節(jié)點(diǎn)瓦塊為中心的m個(gè)相鄰?fù)呁邏K的DEM數(shù)據(jù)，n的取值范圍為1到3不等，數(shù)字越大，地形陰影的投射范圍越廣，m的取值為9，在生成地形光錐圖時(shí)應(yīng)用GPU加速并行計(jì)算，以當(dāng)前地形瓦塊的每個(gè)網(wǎng)格的坐標(biāo)位置為中心向周?chē)?個(gè)方向按一定步長(zhǎng)采樣上述DEM數(shù)據(jù)，計(jì)算最大斜率，根據(jù)這8個(gè)方向的最大斜率射線作為包絡(luò)線擬合成一個(gè)錐體，即光錐，將光錐喇叭口的朝向和張角存儲(chǔ)到一個(gè)float4像素中，將所有光錐信息輸出為地形光錐圖。