一种三维海底环境实时动态渲染方法和渲染系统.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CN110706325A(43)申请公布日2020.01.17(21)申请号201910932100.0(22)申请日2019.09.29(71)申请人江苏科技大学地址212003江苏省镇江市梦溪路2号(72)发明人马国军丁静静朱琎曾庆军王彪周大年(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204代理人常虹(51)Int.Cl.G06T15/04(2011.01)G06T15/06(2011.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种三维海底环境实时动态渲染方法和渲染系统(57)摘要本发明公开了一种三维海底环境实时动态渲染方法以及实现该方法的渲染系统，其中三维海底环境实时动态渲染方法包括：1、根据待渲染海底区域的数字高程模型数据建立obj模型；实时获取所述海底区域的地面图像，生成地形法线纹理贴图；设置纹理环绕方式和过滤方式；利用OpenGL将地形法线纹理贴图加载到obj模型上，实现海底地面的渲染；2、根据水刻蚀纹理图片渲染刻蚀，并根据光源空间渲染光束；3、设置气泡的纹理数据和透明度；生成新的气泡并设置气泡属性将生存期超过预设的生存期阈值的气泡和高度超过预设海深阈值的气泡删除；根据气泡的位置和速度进行碰撞检测，并更新碰撞后气泡的属性。该方法能够快速绘制海底环境，且绘制效果逼真。CN110706325ACN110706325A权利要求书1/1页1.一种三维海底环境实时动态渲染方法，其特征在于，包括步骤：(1)根据待渲染海底区域的数字高程模型数据建立obj模型；实时获取所述海底区域的地面图像，生成地形法线纹理贴图；设置纹理环绕方式和过滤方式；利用OpenGL将地形法线纹理贴图加载到obj模型上，实现海底地面的渲染；(2)渲染刻蚀：获取待渲染海底区域当前时刻之前连续n个时刻的静态水刻蚀纹理图片，所述静态水刻蚀纹理图片中相邻图片的时间差小于预设的时间间隔△t；对所述水刻蚀纹理图片进行高斯滤波，利用滤波后的水刻蚀纹理图片生成水刻蚀法线纹理图片；设置纹理环绕方式和过滤方式；利用OpenGL计时器将水刻蚀法线纹理图片加载到待渲染海底区域的水域部分，实现水刻蚀的动态渲染；渲染光束：在OpenGL主程序中渲染一个全屏的矩形；在片段着色器中，从近裁剪面开始，光线行进视景体，沿着视线方向对水刻蚀纹理图片进行采样，将当前采样点投影到光源空间，用得到的x,y分量作为光束纹理坐标采样刻蚀图；所述x,y分量为当前片元的窗口相对坐标；采样值作为本采样点对片元的强度贡献，并加入指数衰减，计算最终的片元强度；所述光线上位置p处的片元强度S(p)为：S(p)＝I+I*α(P1,p)·β(p,e)·c；其中，P1为光线的起始点，I为光线照射到海面上的光强，e为观察点的位置，c为海水的散射系数，α(P1,p)为光强从起始点到p处的衰减系数；β(p,e)为光强度从眼睛位置到p处光线位置的衰减系数；(3)设置气泡的纹理数据和透明度；生成新的气泡并设置气泡属性，所述气泡属性包括：气泡位置、大小、生存期、速度；将生存期超过预设的生存期阈值的气泡和高度超过预设海深阈值的气泡删除；根据气泡的位置和速度进行碰撞检测，并更新碰撞后气泡的属性。2.根据权利要求1所述的三维海底环境实时动态渲染方法，其特征在于，所述步骤(1)中还包括对obj模型的优化和简化；所述优化为：对建立的obj模型调整数据比例进行优化；所述简化为合并obj模型文件中重复的顶点、法线和材质。3.根据权利要求1所述的三维海底环境实时动态渲染方法，其特征在于，所述步骤(1)中纹理环绕方式为重复纹理图像，所述纹理过滤方式为多级渐远纹理。4.根据权利要求1所述的三维海底环境实时动态渲染方法，其特征在于，所述步骤(1)中生成地形法线纹理贴图方法为：采用PS的滤镜插件将纹理贴图转法线贴图。5.一种三维海底环境实时动态渲染系统，其特征在于，包括：地形渲染模块、刻蚀和光束渲染模块、气泡模拟模块；所述地形渲染模块根据海底区域的数字高程模型数据和地面图像，实现海底地面的渲染；所述刻蚀和光束渲染模块根据水刻蚀纹理图片渲染刻蚀，并根据光源来渲染光束；所述气泡模拟模块用于气泡的生成和删除，并根据气泡的位置和速度进行碰撞检测，并更新碰撞后气泡的属性。6.根据权利要求5所述的三维海底环境实时动态渲染系统，其特征在于，所述地形渲染模块、刻蚀和光束渲染模块、气泡模拟模块为配有AMDRadeonHD8210图形卡的计算机。2CN110706325A说明书1/5页一种三维海底环境实时动态渲染方法和渲染系统技术领域[0001]本发明属于计算机图像仿真领域，具体涉及一种利用计算机对海底环境进行三维实时动态渲染的方法和渲染系统。背景技术[0002]人类对于海洋