一种基于GPU的大范围离散流场体绘制方法.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CN108665524A(43)申请公布日2018.10.16(21)申请号201810401943.3(22)申请日2018.04.28(71)申请人武汉大学地址430072湖北省武汉市武昌区珞珈山武汉大学(72)发明人张学全(74)专利代理机构武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙)42222代理人薛玲(51)Int.Cl.G06T15/08(2011.01)G06T15/20(2011.01)权利要求书5页说明书11页附图3页(54)发明名称一种基于GPU的大范围离散流场体绘制方法(57)摘要本发明提出了一种基于GPU的大范围离散流场体绘制方法。本发明方法首先进行数据体变量拆分和多级数据索引；然后根据相机姿态和离散流场外包计算在视野内的数据体行列数，根据相机到数据体中心的距离进行数据抽稀或插值，将立方体形式的离散流场数据体转换为弧形数据体载入；接着在GPU上通过垂直于相机到地球中心的射线对弧形数据体进行切片，并计算射线切割特征点及切面采样点的几何坐标；最后在GPU上基于预积分分类操作查询切片之间数据体的颜色和透明度值，实现离散流场的精细化体渲染。与现有技术相比，本发明提高了渲染率，且图像可视化效果更加精细平滑。CN108665524ACN108665524A权利要求书1/5页1.一种基于GPU的大范围离散流场体绘制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将大范围离散流场体数据变量按时间拆分，并建立多级数据索引；步骤2：将建立多级数据索引的大范围离散流场体数据进一步进行数据体筛选、数据体采样以及数据体转换得到数据处理后的大范围离散流场体数据；步骤3：在GPU上根据相机的位置计算相机到地球中心的射线，根据射线以及数据处理后的大范围离散流场体数据计算切片范围，根据切片范围沿着该射线方向基于一定的步长垂直等间距切割弧形数据体得到特征点，以特征点为中心垂直于射线进行切片，以特征点为中心并以切片与数据处理后的大范围离散流场体数据构建二维局部坐标系，并计算切片特征点的球面坐标；步骤4：在GPU上根据切片特征点球面坐标计算切片特征点纹理坐标，根据预积分分类方法计算相邻切片中间的颜色和透明度值，并进行纹理贴图。2.根据权利要求1所述的基于GPU的大范围离散流场体绘制方法，其特征在于：步骤1中所述将大范围离散流场体数据变量按时间拆分为：{T1,T2,…,TN}其中，N为时序的数量，第n时序为Tn；每个时序中对应存储M个类型的变量{W1,W2,…,WM}；步骤1中所述多级数据索引可以表示为：{Vn,m,Cn,m|n∈[1,N],m∈[1,M]}其中，Vn,m为第n时序第m个类型的观测值体数据，且Vn,m由Row行Column列Level层的矩阵构成，Vn,m(i,j,l)表示第n时序第m个类型的体数据中第j行i列l层体元的观测值，i∈[1,Column],j∈[1,Row],l∈[1,Level]；Cn,m为第n时序第m个类型的几何位置体数据，且Cn,m由Row行Column列Level层的矩阵构成，Cn,m(i,j,l)表示第n时序第m个类型的体数据中第j行i列l层体元的几何位置，i∈[1,Column],j∈[1,Row],l∈[1,Level]。3.根据权利要求1所述的基于GPU的大范围离散流场体绘制方法，其特征在于：步骤2中所述数据体筛选为根据建立多级数据索引的大范围离散流场体数据的范围、建立多级数据索引的大范围离散流场体数据的采样间距以及相机判断视野范围，从而筛选落在视野内的建立多级数据索引的大范围离散流场体数据行列数为：其中，建立多级数据索引的大范围离散流场体数据的经度范围为(Lon0,Lon1)，建立多级数据索引的大范围离散流场体数据的经度采样间距为LonInterval，建立多级数据索引的大范围离散流场体数据的纬度范围为(Lat0,Lat1)，建立多级数据索引的大范围离散流场体数据的纬度采样间距为LatInterval，建立多级数据索引的大范围离散流场体数据的高2CN108665524A权利要求书2/5页度范围为(Alt0,Alt1)，建立多级数据索引的大范围离散流场体数据的高度采样间距为AltInterval，相机视野与大范围离散流场体外包的交集经度范围为(longitude0,longitude1)，相机视野与大范围离散流场体外包的交集经度范围为(latitude0,latitude1)，StartColumn为视野内建立多级数据索引的大范围离散流场体数据的起始列，endColumn为建立多级数据索引的大范围离散流场体数据的结束列，StartRow为建立多级数据索引的大范围离散流场体数据的起始行，endRow为建立多级数据索引的大范围离散流场体数据