[發明專利]基于壓平多邊形的三維場景局部區域動態壓平方法及裝置

在審

• 申請號: 202110200278.3
• 申請日: 2021-02-23
• 公開（公告）號: CN112927352A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 孫瑞;張宇航;祝煒;胡斌
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種基于壓平多邊形的三維場景局部區域動態壓平方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)在用戶坐標系中定義壓平多邊形確定壓平區：根據待壓平目標定義壓平多邊形，使壓平多邊形緊密貼合待壓平目標的壓平區；

(2)根據壓平多邊形創建壓平相機，設置觀察矩陣、投影矩陣及視口矩陣；

(3)使用壓平相機生成壓平多邊形深度圖；

(4)將壓平相機的觀察矩陣、投影矩陣以及壓平多邊形深度圖傳入GPU可編程流水線；

(5)在GPU的頂點著色器中，判斷壓平多邊形與頂點的包含關系，將位于壓平多邊形里面且高于壓平多邊形的頂點進行移位壓平。

2.根據權利要求1所述的基于壓平多邊形的三維場景局部區域動態壓平方法，其特征在于，所述步驟(2)包括以下步驟：

(21)計算壓平多邊形包圍盒：所述的壓平多邊形包圍盒是包含壓平多邊形所有頂點的最小軸對齊立方體，其中上底面Z值bTop等于所有頂點Z值的最大值,下底面Z值bBottom等于所有頂點Z值的最小值，修正bTop＝max(bTop,bBottom+f)，其中f為任意大于0的值；

(22)設置壓平相機觀察矩陣：通過壓平多邊形包圍盒的上下底面中心確定直線L，選擇L上任一高于包圍盒的空間點，作為觀察坐標系原點O，定義觀察坐標系的X、Y和Z軸分別與用戶坐標系的X、Y和Z軸方向一致，建立觀察坐標系，根據觀察坐標系設置壓平相機觀察矩陣；

(23)設置壓平相機投影矩陣：將壓平多邊形包圍盒設置為壓平相機的觀察空間，然后根據正交投影類型和壓平相機的觀察空間設置壓平相機的投影矩陣；

(24)設置壓平相機視口矩陣：設置壓平相機的視口寬度W和高度H，其中W和H均大于0；根據視口寬度和高度設置壓平相機的視口矩陣。

3.根據權利要求1所述的基于壓平多邊形的三維場景局部區域動態壓平方法，其特征在于，所述步驟(3)包括以下步驟：

(31)將壓平多邊形分解為三角網；

(32)輸出壓平多邊形深度圖：關閉顏色緩存，開啟深度緩存，將分解得到的三角網輸入到GPU中，生成壓平多邊形深度圖。

4.根據權利要求1所述的基于壓平多邊形的三維場景局部區域動態壓平方法，其特征在于，所述步驟(5)包括以下步驟：

(51)在頂點著色器中，根據壓平相機的觀察矩陣、投影矩陣，將用戶坐標系中的頂點坐標V0(x0,y0,z0)變換到壓平相機紋理空間，設變換后的坐標為V1(x1,y1,z1)；

(52)若x1和y1都在[0，1]的范圍內，用坐標(x1,y1)采樣壓平多邊形深度圖，獲得深度值z2，如果z21.0，則根據壓平相機的觀察矩陣、投影矩陣將坐標(x1,y1,z2)逆變換到用戶坐標系，得到坐標(x3,y3,z3)：若z3z0，則該頂點需要壓平，修改V0的z值為z3；否則，保持VO不變；

(53)用V0參加正常的渲染流程。

5.一種基于壓平多邊形的三維場景局部區域動態壓平裝置，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被加載至處理器時實現根據權利要求1-4任一項所述的基于壓平多邊形的三維場景局部區域動態壓平方法。