一种GPU加速的椭球裁剪图地形渲染方法.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CN110866964A(43)申请公布日2020.03.06(21)申请号201911087710.1G06T1/20(2006.01)(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)发明人季玉龙黄操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.G06T15/00(2011.01)G06T15/30(2011.01)G06T17/05(2011.01)权利要求书1页说明书9页附图4页(54)发明名称一种GPU加速的椭球裁剪图地形渲染方法(57)摘要本发明属于地理信息技术领域，公开了一种GPU加速的椭球裁剪图地形渲染方法，确定椭球裁剪图算法并且进行改进；通过定义两种不同类型的失真因子，确定算法的投影方法在控制失真效果上的平衡性；在基于椭球裁剪图算法的地形渲染管线中，将纹理影像数据的覆盖过程从几何处理单元中分离出来；对纹理影像数据的流化传输引入两级缓存机制。本发明只需要三个数据集，很大程度上减少内存消耗；在不影响帧率的情况下可以应用非常高分辨率的纹理覆盖，满足低空飞行视角的地形呈现精度得到提高；解决地形数据在存储介质和处理单元之间传输的瓶颈问题，避免了卡顿。本发明具体稳定的渲染效率、较低的系统开销和灵活适应高分辨率纹理覆盖的精度。CN110866964ACN110866964A权利要求书1/1页1.一种GPU加速的椭球裁剪图地形渲染方法，其特征在于，所述的GPU加速的椭球裁剪图地形渲染方法包括：步骤一：通过对多种不同方向的地形渲染算法进行分析比较，确定椭球裁剪图算法并且进行改进；步骤二：采用椭球裁剪图算法的全球建模框架将整个地球的椭球面地形分为两个极点分区和一个赤道分区进行分别渲染，通过定义两种不同类型的失真因子，确定算法的投影方法在控制失真效果上的平衡性；步骤三：在基于椭球裁剪图算法的地形渲染管线中，将纹理影像数据的覆盖过程从几何处理单元中分离出来，转移至GPU上进行大量计算；步骤四：在地形渲染生成与更新过程中，对纹理影像数据的流化传输引入两级缓存机制，对应的纹理裁剪图的数据裁剪图形式进行覆盖。2.如权利要求1所述的GPU加速的椭球裁剪图地形渲染方法，其特征在于，所述步骤二中，椭球体的特殊形状将地球表面划分为南、北极区和低纬度区三个区域，分别采用不同的投影方法控制纹理失真。3.如权利要求1所述的GPU加速的椭球裁剪图地形渲染方法，其特征在于，所述步骤二中，在预处理得到的地形数据基础上，选取低纬度地区拼接得到三块用于实验的正方形地形，其边缘分别与经纬度线平行，其纹理影像数据分辨率分别为1024×1024、2048×2048、4096×4096，高度图使用源数据进行裁剪压缩得到同分辨率同尺寸大小；三块地形均为山地。4.如权利要求1所述的GPU加速的椭球裁剪图地形渲染方法，其特征在于，所述步骤三中，整个渲染管线主要分为顶点处理器、片元处理器和应用程序三个阶段，其中前两者在GPU中完成计算，应用程序阶段交由CPU进行计算。5.如权利要求1所述的GPU加速的椭球裁剪图地形渲染方法，其特征在于，所述步骤三中，是针对纹理流管线结构已有研究的四个阶段基础上，引入额外的两级数据缓存。6.如权利要求1所述的GPU加速的椭球裁剪图地形渲染方法，其特征在于，所述步骤三中，在该渲染管线中，椭球裁剪图算法将纹理覆盖从几何处理中分离，给地形影像数据的纹理覆盖和顶点生成的几何单元使用不同的纹理尺寸和分辨率。2CN110866964A说明书1/9页一种GPU加速的椭球裁剪图地形渲染方法技术领域[0001]本发明属于地理信息技术领域，尤其涉及一种GPU加速的椭球裁剪图地形渲染方法。背景技术[0002]目前，业内常用的现有技术是这样的：[0003]地形地貌是一种重要的地理信息，对人类的生活和实践息息相关，有着非常关键的影响。为了更好地研究和利用地形，随着计算机图形学的发展，人们通过构建数字地形模型(DigitalTerrainModel，DTM)、数字高程模型(DigitalElevationModel，DEM)，使用计算机对地形地貌等内容进行显示、简化、仿真，地形可视化就是这样一门学科。地形可视化的概念，是在60年代以后随着地理信息系统(GIS)的出现而逐渐形成的。它的应用涉及地理信息系统、虚拟现实、战场环境仿真、飞行模拟、土地管理与利用、气象数据的可视化、娱乐与游戏等领域。由于地形可视化有着广阔的应用背景，伴随着计算机科学、现代数学和计算机图形学的不断发展，这门学科正在受到国内外学者越来越广泛的关注。[0004]飞行模拟机是为了解决