[發明專利]一種基于四叉樹算法的快速地形建模方法

在審

• 申請號: 202211637804.3
• 申請日: 2022-12-17
• 公開（公告）號: CN116402938A
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 張嘉賡;朱真平
• 申請（專利權）人: 上海寬創國際文化科技股份有限公司
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T15/50
• 代理公司: 北京深川專利代理事務所(普通合伙) 16058
• 代理人: 張嫻

一種基于四叉樹算法的快速地形建模方法，具體包括如下步驟，步驟A：數據準備；步驟B：DEM遞歸細分；步驟C：透視投影變換；步驟D：光照模型；步驟E：消隱和裁剪；步驟F：圖形繪制和存貯；步驟G：三維圖形的后處理；步驟H:基于三維地形圖的分析。本發明不對計算機硬件做升級基礎上，基于現有分塊四叉樹算法作為基礎，在相關計算流程共同作用下，能實現3D地形的快速大范圍三維地形漫游系統的建立，有效提高了畫面渲染效果，且不失流暢，并實現了三維地形的快速生成。克服了現有技術地形數據在分塊四叉樹算法中沒有得到應用的缺點。基于上述，本發明具有好的應用前景。

技術領域

本發明涉及算法技術領域，特別是一種基于四叉樹算法的快速地形建模方法。

背景技術

隨著計算機科學技術的發展，如計算機的加快處理速度，加大處理與存貯數據的容量，再加上環境科學等學科的發展，對于計算機的三維可視化性能要求越來越被高。計算機數據庫理論等的發展，使得動態的處理具有復雜空間關系的大數據量成為可能。目前，地形漫游技術已經廣泛應用于3D游戲、虛擬現實、飛行模擬、軍事演習以及G等各個應用和研究領域，隨著計算機技術的地理信息系統出現，地形可視化概念逐漸形成。伴隨著計算機科學和計算機圖形學的發展以及三維地形制作軟件的相繼問世，大大擴展了虛擬三維地形的應用范圍。現有技術中，大規模虛擬三維地形的應用涉及虛擬與現實、戰場環境仿真、上地管理與利用、地形的穿越飛行、氣象數據的可視化、地理信息系統、娛樂與游戲等領域。

實際應用中，由于仿真環境中要渲染的場景時多時少，導致計算機所處理的數據總量時多時少，而這對計算機的硬件提出了比較非常高的要求，計算機硬件的處理能力不可能為了建立大規模逼真三維地形而無限的提高計算機的處理能力，那么如何使地形看起來逼真，卻并不占用大量內存，仿真環境漫游的流暢就值得研究。目前，仿真環境的三維地形渲染體繪技術和面繪技術中，由于技術限制，需要計算機大量的運算，對硬件的要求較高，不能利于計算機的工作，且生成的模型太過光滑，真實感也比較差、模型生成較慢。

發明內容

為了克服現有技術，仿真環境的三維地形渲染場景中，由于技術所限，存在需要計算機大量運算，對硬件要求高，不利于計算機工作，生成的模型太過光滑，真實感比較差、模型生成較慢的弊端，本發明提供了不對計算機硬件做升級基礎上，在相關計算流程共同作用下，能實現3D地形的快速大范圍三維地形漫游系統的建立，有效提高了畫面渲染效果，且不失流暢，并實現了三維地形的快速生成的一種基于四叉樹算法的快速地形建模方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種基于四叉樹算法的快速地形建模方法，其特征在于，三維地形渲染場景的地形建模采用動態精度等級技術，越遠處的地形繪制的三角形面積越大、精度越低，越近的地形面積越小、精度越高，坡度高的地方精度高，平坦的地方精度低，在保證繪制效果的前提下，有效的減少畫三角形的數量，提高計算機仿真引擎的運行速度；基于四叉樹算法在對大規模地形進行分塊的基礎上，根據視角進行裁剪，對可見區每個小塊數據分別建立一棵四叉樹，調用四叉樹算法，繪制小塊地形，使用分割文件的辦法，對邊緣的地形數據利用原有的數據進行補齊，達到任何大小文件都適用的目的，實現提高畫面渲染效果以及畫面流暢、三維地形快速生成的效果；具體包括如下步驟，步驟A：數據準備；步驟B：DEM遞歸細分；步驟C：透視投影變換；步驟D：光照模型；步驟E：消隱和裁剪；步驟F：圖形繪制和存貯；步驟G：三維圖形的后處理；步驟H:基于三維地形圖的分析。

進一步地，所述步驟A中，具體是獲取地形三維可視化所需的各類地形數據。

進一步地，所述步驟B中，具體的是將DEM細分成子網格，再進一步細分為三角形面素，以便下一步繪制處理。

進一步地，所述步驟C中，具體的是建立地面點，也就是DEM結點與三維圖像點間的透視關系，透視關系由視點、視角及三維圖形大小等參數確定。

進一步地，所述步驟D中，具體的是，建立一種能逼真反映地形表面明暗、顏色變化的數學模型，逐點計算每像素的顏色和灰度。