一种基于GPU的大规模地形实时绘制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110852952A(43)申请公布日2020.02.28(21)申请号201911087567.6(22)申请日2019.11.08(71)申请人四川大学地址610065四川省成都市一环路南一段24号(72)发明人黄操季玉龙陈怀歆张婷婷吴志红王一周思源龚昱宁罗子奇(74)专利代理机构重庆市信立达专利代理事务所(普通合伙)50230代理人陈炳萍(51)Int.Cl.G06T3/40(2006.01)G06T5/50(2006.01)G06T1/20(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图9页(54)发明名称一种基于GPU的大规模地形实时绘制方法(57)摘要本发明属于计算机图形学技术领域，公开了一种基于GPU的大规模地形实时绘制方法，选定LOD技术中的GeometryClipmap算法作为地形绘制的基础，并需要对地球影像纹理进行处理：获取到地球区域上的不同分辨率的纹理图像；将纹理图像按小块区域一块块地的纹理信息截图保留；将小块区域的纹理信息拼接成一张纹理图；将纹理图分成大小一致的不同等级的小图像，包括高精度图像和与高精度图像对应的低精度图像；重新设定精度来获取低精度图像，将高精度图像和低精度图像进行对应处理，得到所有需要的地形纹理数据；将所述地形纹理数据加载到GPU。本方案提出了一整套地形纹理获取、处理流程，最终生成的纹理图像大小格式统一，方便程序的管理、加载和使用。CN110852952ACN110852952A权利要求书1/3页1.一种基于GPU的大规模地形实时绘制方法，生成地形模型顶点，通过底层的接口语言将顶点从CPU端送到带有着色器的图形专用处理器GPU的处理管线中；采用地形多细节层次LOD技术绘制地形网格，其中选定所述LOD技术中的地形绘制GeometryClipmap算法作为地形绘制的基础，并需要对地球影像纹理进行处理，其特征在于：S1：获取地球区域上的不同分辨率的纹理图像；S2：将所述纹理图像按小块区域一块块地将所需的纹理信息截图保留；S3：将所述小块区域的纹理信息拼接成一张纹理图；S4：将所述纹理图分成大小一致的不同等级的小图像，包括高精度图像和与所述高精度图像对应的低精度图像；S5：重新设定精度来获取低精度图像，将高精度图像和低精度图像进行对应处理，得到所有需要的地形纹理数据；S6：将所述地形纹理数据加载到GPU。2.根据权利要求1所述的基于GPU的大规模地形实时绘制方法，其特征在于，在步骤S5中，高精度图像和低精度图像进行对应处理流程如下：(1)对高精度图像进行剪裁，使得长宽分辨率均相等，且均为2的幂次；(2)将剪裁好的图像切分为小图片并将其保存；(3)切分完成之后，再对剪裁好的图像进行降分辨率处理，以形成下一步处理的目标图；(4)所述目标图再进行第(2)(3)步操作，使得所述目标图分辨率达到要求的水准，且保留最后一次降分辨率后未切分的图像；(5)统一高精度图像与低精度图像的纹理分辨率；(6)对低精度图像进行剪裁，使其长宽相等，且均为2的幂次；(7)对高精度图像和低精度图像进行羽化融合；(8)将羽化融合后的图像进行操作第(2)(3)(4)步骤，便可以处理出所有需要的地形纹理数据。3.根据权利要求1或2所述的基于GPU的大规模地形实时绘制方法，其特征在于，在地球影像纹理处理完成之后，建立一个物理地球模型来确保纹理能够正确地贴到对应的位置上去，借助地心坐标系WGS84与所述GeometryClipmap算法的二者统一，使其正确地显示地球纹理图像，具体流程如下：(1)获取当前视点的准确经纬度位置及其世界坐标系下的位置P0(x，y，z)；利用以下公式计算出P0点的地心坐标系位置为(x0，y0，z0)：2CN110852952A权利要求书2/3页公式中，a代表地球长半轴，b代表地球短半轴，θ为纬度，为经度，h为当前位置海拔高度；(2)以视点为中心绘制GeometryClipmap网格，并确定GeometryClipmap网格中各点的纹理坐标；(3)根据当前视点的经纬度位置，计算出GeometryClipmap网格上各点的形变后的世界坐标；(4)根据视点的经纬度坐标，选择出适当的纹理，贴到对应所述网格上去，完成地形的绘制工作。4.根据权利要求1所述的基于GPU的大规模地形实时绘制方法，其特征在于，所述GeometryClipmap算法构建多层金字塔形式的三角形网格，将单层的GeometryClipmap网格分成19部分，其中：第1-16部分均为16个规则的四边形网格，16个网格绕所述GeometryClipmap网格的围成一圈；第17部分为L形区域，所述L形区域贴在16个网格围成一圈的内层里，所述L形区域存在四种不同的方式贴在所述内层里，