一种基于GPU进行超高效绘制GIS空间三维体素数据的方法.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CN113256784A(43)申请公布日2021.08.13(21)申请号202110747224.9(22)申请日2021.07.02(71)申请人武大吉奥信息技术有限公司地址430000湖北省武汉市东湖开发区庙山小区江夏大道武大科技园(72)发明人任康成池晶白文博冯德润沈雷沈文斐武永波余磊(74)专利代理机构武汉知产时代知识产权代理有限公司42238代理人王佩(51)Int.Cl.G06T15/55(2011.01)G06T17/00(2006.01)G06T17/05(2011.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种基于GPU进行超高效绘制GIS空间三维体素数据的方法(57)摘要本发明提供的一种基于GPU进行超高效绘制GIS空间三维体素数据的方法，包括：创建一个与体素要表达的真实场数据范围大小一样的数值边长的体素立方体，并运用GPU对体素进行采样，得到真实场数据中的采样数据；创建正面帧缓存，利用采样数据绘制体素立方体的正面，使用非常规方法将正面深度数据保存到正面帧缓存中；创建背面帧缓存，利用采样数据绘制体素立方体的背面，使用非常规方法将背面深度数据保存到背面帧缓存中；创建体素渲染的后处理过程，在其片元着色器中，获取之前的正面和背面两个帧缓存中保存的深度数据，沿当前视线进行步进采样，完成体素立方体的绘制与显示。本发明的有益效果是：解决了体素立方体绘制过程中的遮挡问题，提高绘制效率。CN113256784ACN113256784A权利要求书1/1页1.一种基于GPU进行超高效绘制GIS空间三维体素数据的方法，其特征在于：包括以下步骤：S101：创建一个与体素要表达的真实场数据范围大小一样的数值边长的体素立方体，并运用GPU对体素进行采样，得到真实场数据中的采样数据；S102：创建正面帧缓存，利用采样数据绘制体素立方体的正面，使用非常规方法将正面深度数据保存到正面帧缓存中；S103：创建背面帧缓存，利用采样数据绘制体素立方体的背面，使用非常规方法将背面深度数据保存到背面帧缓存中；S104：创建体素渲染的后处理过程，在其片元着色器中，获取之前的正面和背面两个帧缓存中保存的深度数据，沿当前视线进行步进采样，完成体素立方体的绘制与显示。2.如权利要求1所述的一种基于GPU进行超高效绘制GIS空间三维体素数据的方法，其特征在于：步骤S101中运用GPU进行体素采样的过程，基于世界坐标系进行。3.如权利要求1所述的一种基于GPU进行超高效绘制GIS空间三维体素数据的方法，其特征在于：步骤S101中的采样数据包括：实际场景的深度数据、体素立方体的正面深度数据和体素立方体的背面深度数据。4.如权利要求1所述的一种基于GPU进行超高效绘制GIS空间三维体素数据的方法，其特征在于：步骤S102和步骤S103中，创建和使用正面帧缓存和背面帧缓存时，均关闭深度检测功能。5.如权利要求1所述的一种基于GPU进行超高效绘制GIS空间三维体素数据的方法，其特征在于：步骤S102~步骤S103中所述的正面深度数据和背面深度数据，其取值范围为正负50000米之间的任意值。6.如权利要求1所述的一种基于GPU进行超高效绘制GIS空间三维体素数据的方法，其特征在于：步骤S104中，沿当前视线采样时，还依据实际场景深度值判断是否提前结束绘制。2CN113256784A说明书1/5页一种基于GPU进行超高效绘制GIS空间三维体素数据的方法技术领域[0001]本发明涉及三维体数据处理领域，尤其涉及一种基于GPU进行超高效绘制GIS空间三维体素数据的方法。背景技术[0002]近年，越来越多的GIS厂商使用三维体素图层来表示多维空间和时间信息。例如：ArcGisPro将大气或海洋数据、地下地质模型或时空立方体作为三维体素图层进行可视化，在应用中展现出更直观、更准确的分析结果。[0003]当前的三维体素的渲染技术，主要有光线投射法（RayCasting）、剪切曲变法（Shear‑Warp）、最大强度投影算法（MaximumIntensityProjection）、抛雪球法（Splatting）和物体空间扫描绘制法，其中又以光线投射算法最为重要和通用。[0004]光线投射算法是一种基于图像序列的直接体绘制算法。这种算法的基本思想是：从图像的每一个像素，沿固定方向（通常是视线方向）发射一条光线，光线穿越整个图像序列，并在这个过程中，对图像序列进行采样获取颜色信息进行累加，直至光线穿越整个图像序列，最后得到渲染的颜色。[0005]传统的基于GPU的光线投射算法的实现思路：首先，创建一个边长为1的体素立方体，借助这个立方体，在剪切空间坐标系使用GPU进行体素采样。[0006]其次，开启深