[发明专利]大规模三维森林绘制方法

说明书

本发明提供了一种大规模三维森林绘制方法，包括：S1：读取三维森林绘制区域的地面高程数据并构建数字地面模型；S2：从所述数字地面模型中分离出森林区域并利用草地噪声纹理渲染所述森林区域；S3：设置森林密度随机分布函数并在所述森林区域中生成树木分布点信息图；S4：为每个树木分布点设置树木基本模式信息；S5：根据所述地面高程数据、树木分布点信息和树木基本模式信息，得到树木综合模式信息；S6：根据所述树木综合模式信息，实现近距离不同视角的树木纹理显示；S7：利用多细节层次技术方法实现森林随观察距离变化的显隐展示。该方法能够快速绘制大规模三维森林，且绘制的三维森林真实感较强。

技术领域

本发明涉及数字地球可视化技术，特别地涉及一种大规模三维森林绘制方法。

背景技术

数字地球是一种运用海量地球信息对地球进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述，并利用其作为工具支持和改善人类活动和生活质量的技术，在民用领域与军事领域都有极广泛的应用。数字地球需借由三维图像构建渲染，才能发挥其作用，而三维图像构建渲染面临的最大挑战便是大型场景的生成和实时渲染。尤其是森林区域形态结构复杂，难以用统一模型建模方法进行渲染。

根据不同的建立模型方法，三维森林的构建技术分为基于多面体或其他简单几何体的绘制、基于点的绘制、基于图像的绘制和基于纹理的绘制等。基于多面体或其他简单几何体绘制三维森林的技术只能象征性地表示树木分布，森林真实感却大打折扣，且对森林的动态展示较难实现；基于点的绘制技术绘制的三维森林真实感较强，但样本数据的获取方式复杂，且受噪声的影响较大；基于图像的绘制技术适用于复杂场景绘制，但受图像分辨率影响较大，真实感偏低，且较难实现三维森林的动态展示；基于纹理的绘制技术都依赖于真实的三维模型，故绘制速度会受到较大影响，较难实现快速大规模绘制。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提供一种大规模三维森林绘制方法，能够快速地绘制具有真实感的三维森林图像。

本发明提供的三维森林绘制方法包括以下步骤：

S1：读取三维森林绘制区域的地面高程数据并构建数字地面模型；

S2：从所述数字地面模型中分离出森林区域并利用草地噪声纹理渲染所述森林区域；

S3：设置森林密度随机分布函数并在所述森林区域中生成树木分布点信息图；

S4：为每个树木分布点设置树木基本模式信息；

S5：根据所述地面高程数据、树木分布点信息和树木基本模式信息，得到树木综合模式信息；

S6：根据所述树木综合模式信息，实现近距离不同视角的树木纹理显示；

S7：利用多细节层次技术方法实现森林随观察距离变化的显隐展示。

进一步地，在步骤S1中，利用四叉树数据结构存储读取的三维森林绘制区域的地面高程数据。

进一步地，在步骤S1中，使用二次抛物线内插法构建数字地面模型。

进一步地，在步骤S2中，利用森林占用地与非占用地的矢量数据生成纹理，根据所生成的纹理使用掩膜技术分离出森林区域。

进一步地，在步骤S3中，使用森林密度随机分布函数计算森林区域内每单位面积的树木密度与树木位置，得到树木分布点信息。

进一步地，所述树木基本模式信息包括观察视角、二维坐标和尺度信息。

进一步地，所述树木综合模式信息包括每棵树木的三维位置信息、尺度信息、观察角度信息和纹理文件。