[發明專利]基于WebGL的三維風場反演方法、系統、裝置及存儲介質

在審

• 申請號: 202110395851.0
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN112991509A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 柏建華
• 申請（專利權）人: 深圳市萬向信息科技有限公司
• 主分類號: G06T15/55
• 分類號: G06T15/55;G06T3/40
• 代理公司: 深圳市多智匯新知識產權代理事務所(普通合伙) 44472
• 代理人: 魯華

本發明涉及基于WebGL的三維風場反演方法，包括以下步驟：采用Cesium.js底層自定義頂點著色器和片元著色器；利用頂點著色器將風場信息采用WebGL紋理信息存儲為柵格數據；在一設定的數據位置范圍內，隨機生成N個粒子作為風場的起始位置；采用龍格庫塔二階方法進行時間推進計算，并根據風場不同位置的速度不同對起始風粒子進行時間和空間推進，更新風場粒子位置；利用片元著色器對頂點著色器計算的風場粒子位置進行渲染；利用GPU將頂點著色器的計算邏輯和片元著色器的渲染邏輯結合，獲得三維風場；應用本申請的方式方法，能夠將一定立體空間的網格數據，采用GPU驅動實現三維風場的可視化，模擬效率高，速度快，準確度高，便于觀測，成本較低。

技術領域

本發明涉及三維風場模擬技術領域，更具體地說，涉及一種基于WebGL的三維風場反演方法、系統、裝置及存儲介質。

背景技術

目前，風場信息反演系統大都十分復雜，需要多組雷達進行多方位的數據采集，可視化呈現困難，需要一種基于WebGL的三維風場反演方法，來克服該缺陷。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述缺陷，提供一種基于WebGL的三維風場反演方法，還提供了一種基于WebGL的三維風場反演系統、一種基于WebGL的三維風場反演裝置及一種計算機可讀存儲介質。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

構造一種基于WebGL的三維風場反演方法，其中，包括以下步驟：

第一步：采用Cesium.js底層自定義頂點著色器和片元著色器；

第二步：利用頂點著色器將風場信息采用WebGL紋理信息存儲為柵格數據；

第三步：在一設定的數據位置范圍內，隨機生成N個粒子作為風場的起始位置；

第四步：采用龍格庫塔二階方法進行時間推進計算，并根據風場不同位置的速度不同對起始風粒子進行時間和空間推進，更新風場粒子位置；

第五步：利用片元著色器對頂點著色器計算的風場粒子位置進行渲染；

第六步：利用GPU將頂點著色器的計算邏輯和片元著色器的渲染邏輯結合，獲得三維風場。

本發明所述的基于WebGL的三維風場反演方法，其中，所述第五步中，渲染方法如下：

將風場粒子位置信息轉換為3D球坐標系下位置信息；

根據設置的速度系數將速度歸一化，將速度轉換為經緯度相關速度；

通過時間推進計算，將風場粒子隨時間移至的位置按順序連接。

本發明所述的基于WebGL的三維風場反演方法，其中，所述第五步中，還包括方法：隨時間的推進逐漸改變風場粒子顏色和/或透明度。

本發明所述的基于WebGL的三維風場反演方法，其中，所述風場信息包括風場風向、風場高度、風場界限中一種或多種。

本發明所述的基于WebGL的三維風場反演方法，其中，所述第四步中，以龍格庫塔二階方法為主，雙線性插值的方式產生的數據作為龍格庫塔二階格式算法的基礎數據，進行時間推進計算。

一種基于WebGL的三維風場反演系統，用于實現如上述的基于WebGL的三維風場反演方法，其中，包括風場信息采集單元、頂點著色器單元、片元著色器單元和GPU；

所述風場信息采集單元，用于依據設定采集風場信息；

所述頂點著色器單元，用于將采集的風場信息采用WebGL紋理信息存儲為柵格數據，并在一設定的數據位置范圍內，隨機生成N個粒子作為風場的起始位置，采用龍格庫塔二階方法進行時間推進計算，并根據風場不同位置的速度不同對起始風粒子進行時間和空間推進，更新風場粒子位置；