[發(fā)明專利]體可視化方法、裝置、設(shè)備和存儲介質(zhì)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011284793.6
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112634430B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊廷武;李卓;莊冬春;王小林;趙亞蕾
• 申請（專利權(quán)）人: 青島中海潮科技有限公司
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T15/06;G06T15/55
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 榮穎佳

本申請公開了一種體可視化方法、裝置、設(shè)備和存儲介質(zhì)。方法包括：獲取水文環(huán)境的標(biāo)量數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換為目標(biāo)數(shù)據(jù)；對目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到空間時間數(shù)據(jù)；根據(jù)空間時間數(shù)據(jù)，建立4D標(biāo)量數(shù)據(jù)場；構(gòu)建由目標(biāo)圖像指向4D標(biāo)量數(shù)據(jù)場的投射光線，對目標(biāo)圖像進(jìn)行重采樣，得到預(yù)積分索引表；計算多條投射光線的圖像像素值，得到體可視化圖像。本申請從經(jīng)度、緯度、深度、時間四個維度將海洋水文環(huán)境信息生動形象、清晰實時的展示出來，為相關(guān)人員認(rèn)識、分析、利用海洋水文環(huán)境信息提供了有力支撐。本申請解決相關(guān)技術(shù)中體繪制方法主要考慮空間要素，反映數(shù)據(jù)在經(jīng)度、緯度和深度上的變化規(guī)律，而無法反映數(shù)據(jù)的動態(tài)變化特性的技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海洋環(huán)境可視化領(lǐng)域，具體涉及一種體可視化方法、裝置、設(shè)備和存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)

隨著海洋資源開發(fā)的深度和廣度不斷拓展，對海洋水文環(huán)境信息的收集管理、分析處理變得越來越重要，體可視化技術(shù)將抽象數(shù)據(jù)中隱藏的特征、數(shù)據(jù)關(guān)系以及異常結(jié)構(gòu)挖掘出來，通過體繪制算法最終以直觀的圖像形式呈現(xiàn)出來，能夠直觀、有效的刻畫和描述海洋水文環(huán)境，有利于探究分析海洋水文環(huán)境標(biāo)量數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，有利于人們對環(huán)境效應(yīng)的理解和應(yīng)用。

在現(xiàn)有的文獻(xiàn)中，文獻(xiàn)《基于預(yù)積分的三維紋理體繪制》分析了幾種體繪制算法的優(yōu)缺點，應(yīng)用基于預(yù)積分分類的三維紋理體繪制算法，并結(jié)合GPU編程實現(xiàn)了醫(yī)學(xué)圖像的體繪制；文獻(xiàn)《海洋水文標(biāo)量數(shù)據(jù)的時空過程可視化方法研究》重點研究實現(xiàn)了點過程、線過程和面過程的時空過程可視化方法，體過程可視化方法沒有具體實現(xiàn)。

在體繪制算法中，光線投射算法是一種典型的常用體繪制算法，其通過體繪制積分方程實現(xiàn)對視線方向上所有采樣點光學(xué)屬性(顏色值和不透明度值)的累積，最終將具有三維可視化效果的圖像顯示出來。光線投射算法又分為先分類繪制和后分類繪制兩種方法，先分類繪制是先通過傳遞函數(shù)映射，得到位于網(wǎng)格頂點處的采樣點的采樣點的顏色值和不透明度值，然后進(jìn)行插值獲取非網(wǎng)格頂點處采樣點的顏色值和不透明度值；后分類繪制是先通過插值獲取各個采樣點的標(biāo)量值，再根據(jù)傳遞函數(shù)將采樣點的標(biāo)量值映射為顏色值和不透明度值。

但是在求解體繪制積分方程時，上述兩種方法都涉及到采樣頻率的問題，只有當(dāng)采樣間隔趨于0時，才能產(chǎn)生完全正確的圖像，且如果實際采樣頻率未達(dá)到奈奎斯特定理的要求，就會導(dǎo)致圖像走樣、圖像繪制效果較差；如果實際采樣頻率過高，采樣點的個數(shù)會急劇增多，增加了繪制的運算量，影響繪制的速度。并且目前的體繪制方法主要考慮的是空間要素，反映的是數(shù)據(jù)在經(jīng)度、緯度和深度上的變化規(guī)律，并沒有加入時間要素，無法反映數(shù)據(jù)的動態(tài)變化特性。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中體繪制方法主要考慮空間要素，反映數(shù)據(jù)在經(jīng)度、緯度和深度上的變化規(guī)律，而沒有加入時間要素，無法反映數(shù)據(jù)的動態(tài)變化特性的缺陷，從而提供一種體可視化方法、裝置、設(shè)備和存儲介質(zhì)。

為了實現(xiàn)上述目的，第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N體可視化方法，包括：

獲取目標(biāo)圖像對應(yīng)的目標(biāo)空間內(nèi)的水文環(huán)境的標(biāo)量數(shù)據(jù)，并將標(biāo)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)格式，得到目標(biāo)數(shù)據(jù)；

對目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到空間時間數(shù)據(jù)，其中，空間時間數(shù)據(jù)用于標(biāo)識目標(biāo)空間內(nèi)的目標(biāo)點的數(shù)據(jù)值、時間值以及三維坐標(biāo)值；

根據(jù)空間時間數(shù)據(jù)，建立網(wǎng)格化的4D標(biāo)量數(shù)據(jù)場；

在目標(biāo)圖像與4D標(biāo)量數(shù)據(jù)場之間，構(gòu)建多條由目標(biāo)圖像指向4D標(biāo)量數(shù)據(jù)場的投射光線，根據(jù)多條投射光線對目標(biāo)圖像進(jìn)行重采樣，得到預(yù)積分索引表；

根據(jù)預(yù)積分索引表計算多條投射光線的圖像像素值，得到目標(biāo)圖像對應(yīng)的體可視化圖像。

在本申請一種可能的實現(xiàn)方式中，將標(biāo)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)格式，得到目標(biāo)數(shù)據(jù)，包括：

對標(biāo)量數(shù)據(jù)按類別進(jìn)行分類，得到分類數(shù)據(jù)，其中，類別包括溫度、鹽度或密度中的至少一種；