[发明专利]一种基于国产平台的地形可视化实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于国产平台的地形可视化实现方法，属于计算机三维可视化的技术领域。

背景技术

地形绘制技术是研究数字地形模型(DTM)或数字高程模型(DEM)的显示、简化、仿真等内容的一门学科，属于计算机图形学的分支。三维地形可视化通常都是以DEM数据为基础，动态地将地形的三维近似实时展现出来，并广泛地应用于飞行模拟、战场仿真、三维游戏和科学可视化等领域中。地形绘制技术经过几十年的发展，产生了许多优秀的算法，但是随着图形硬件(GPU)的高速发展，特别是可编程性能的提高，充分地利用硬件性能进一步提升地形绘制的效果，已经成为地形绘制领域的共识。另外，近年来，随着计算机国产化进程加快，国产平台的硬件性能提升显著，软件支持也越来越丰富。如何基于国产平台实现三维地形可视化成为新的研究课题。

中国专利文献CN103714574A公开了一种基于GPU加速的海中场景建模与实时交互绘制方法。其步骤为：(1)对海中场景声纳数据进行预处理：水体地层分离、目标检测、去噪增强；(2)利用GPU加速实现了可交互的基于光线投射方法的海中场景三维体数据可视化建模；(3)基于GPU加速实现了海中目标声纳数据表面提取和实时绘制。该专利文献涉及海中场景建模，其利用的是光线投射方法和marchingcube算法实现场景再现，但是并不适用于地形可视化。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于国产平台的地形可视化实现方法。本发明主要目的是在国产平台上实现三维地形可视化，可应用于战场地形可视化、海底地形可视化以及国产平台的GIS系统等。本发明中所述的国产平台指的是基于国产处理器(龙芯、飞腾、申威)开发的计算机和服务器。

本发明的技术方案如下：

一种基于国产平台的地形可视化实现方法，包括对国产平台进行预处理、利用国产平台对原始地形数据预处理和三维地形的绘制；其特征在于，在所述三维地形的绘制中，利用Tessellation Shader细分曲面着色器实现三维地形可视化。本发明基于Tessellation Shader(细分曲面着色器)实现三维地形可视化GPU加速算法，对原始地形数据进行处理生成多级地形瓦片数据，从而实现国产平台地形可视化技术。

根据本发明优选的，所述对国产平台的预处理包括：向所述国产平台移植图形库、搭建开发环境；此步骤是保证GLSL编程语言的可用性，完成开发环境的搭建。

根据本发明优选的，所述图形库为OpenGL开放图形库。所述OpenGL是Open Graphics Library的简写，开放图形库，是指定义了一个跨编程语言、跨平台的编程接口规格的专业的图形程序接口。它用于三维图像(二维的亦可)，是一个功能强大，调用方便的底层图形库。

根据本发明优选的，利用国产平台对原始地形数据预处理：生成多级地形瓦片数据。

根据本发明优选的，利用国产平台对原始地形数据预处理的方法包括：通过线性插值算法将原始地形数据中的非均匀网格数据处理成均匀网格数据，根据显存大小调整网格数据的大小，采用四叉树算法对均匀网格数据进行处理，得到多级地形瓦片数据。其中，根据显存大小调整网格数据的大小是由于：算法中占用显存的数据有：地形网格数据，根据地形网格数据生成的法向量数据，地形纹理数据，Tessellation Shader细分得到的新顶点数据，因此可以根据地形网格数据计算所需的显存，为使程序流畅运行，需要根据显存大小调整网格数据的大小。算法需要的显存大小可以根据网格数据的网格点数量来计算。

此设计的优点在于，由于地形数据种类较多，分辨率不同，本发明所采用的基于Tessellation Shader三维地形可视化GPU加速算法对地形数据有一定的要求，输入数据为均匀网格数据，根据平台显存决定输入数据的大小，因此需要把原始地形数据进行预处理，通过线性插值算法把非均匀网格数据处理成均匀网格数据，根据显存大小调整网格数据的大小，采用四叉树算法制作分级地形瓦片数据。