[发明专利]一种利用OPENGL的物体空间消隐线计算加速方法

说明书

本发明提供一种对物体空间进行消隐计算的加速方法，属于计算机几何图形技术领域。该方法利用OPENGL深度缓冲技术，将几何图形的面拆分显示到视景体中，将每个面渲染不同颜色，通过图像的像素颜色获得可见面序号，将可见面和不可面的信息传递给消隐算法，具体步骤包括初始化渲染环境、初始化渲染数据、初始化图像空间、计算视景体范围、物体图像渲染、获取结果数据、进行消隐计算。本发明利用OPENGL直接使用显卡硬件来进行消隐渲染，再利用渲染图像来确定消隐物体的可见信息，将可见信息输入物体空间消隐算法进行计算。既利用了图像空间效率高的优点，又可以通过物体空间算法获得解析表达的消隐线结果，为大型模型输出矢量二维图纸提供了高效的方法。

技术领域

本发明属于计算机几何图形技术领域，具体涉及一种利用OPENGL的物体空间消隐线计算加速方法，即利用OPENGL深度缓冲技术对物体空间消隐线计算进行加速的方法。特别是用于复杂建筑三维模型生成二维图纸时进行线消隐计算时的效率提升方法。

背景技术

消隐问题是计算机图形学中的基本问题之一。消隐就是要运用某种算法把物体上看不见的线或面从显示画面中消去或者用虚线画出。为消去隐藏面，要把每一个组成物体的面与每一个不透明面进行遮蔽判断，把可见的或部分可见的与不可见的或部分不可见的区别开来，最后绘出那些可见面或面的可见部分，这样就可得到经过消隐处理的立体图。

消隐处理的算法最早出现于上世纪60年代，经过多年的研究，已经设计出多种算法。按照消隐计算的结果，可以分为物体空间方法和图像空间方法。物体空间方法是通过比较物体和物体的相对关系来决定可见与不可见的，由于物体遮挡关系是根据几何位置关系进行判断，因此物体空间方法的消隐结果通常是几何连续的曲线或曲面；图像空间方法则是根据在图像像素点上各投影点之间的关系来确定可见与否的，因此图像空间方法的消隐结果通常是不连续的像素点集。物体空间方法由于需要大量的几何计算来判断遮挡关系，通常计算效率不佳，虽然可以通过空间索引结构对位置关系判断进行加速，对于复杂模型加速效果有限。图像空间方法通常可以利用计算机GPU进行专门的投影计算，其计算效率大大优于物体空间方法，但由于消隐结果由像素点组成的图像，不能用于二维矢量图纸生成。

由三维实体模型生成二维图纸是消隐线计算的主要应用场景之一。目前在机械行业，数字三维模型已经基本取代了传统的二维图纸，通过三维模型生成二维图纸是工程图制作的主要方法。由于模型数字化技术在建筑行业还没有得到深入发展，但在不久的将来，机械行业的数字化技术路线也会应用于建筑行业。建筑图纸也将会由三维模型通过消隐线计算获得。

由于建筑模型复杂程度会远大于机械模型，体内面的数量通常在万级以上。采用物体空间消隐方法，通常计算时间会到几分钟甚至十几分钟，如此长的计算时间通常不能满足商业使用的需求。因此需要一种有效的方法，对能够物体空间消隐计算进行大幅加速。

发明内容

本发明的目的是提供一种对物体空间进行消隐计算的加速方法。该方法利用OPENGL深度缓冲技术，将几何图形的面拆分显示到视景体中，将每个面渲染不同的颜色，通过所显示图像的像素颜色获得可见面的序号，将可见面和不可面的信息传递给物体空间消隐算法，精简消隐计算数据和流程，以达到提升效率的目的。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案。

一种利用OPENGL的物体空间消隐线计算加速方法，包括：

步骤一、初始化渲染环境；

对OPENGL的渲染方式进行配置，包括渲染设备设置、缓冲模式设置、像素格式；

步骤二、初始化渲染数据；

根据要进行消隐计算的几何实体，生成渲染数据，包括要显示体的离散三角形，以及三角形的顶点列表；

根据渲染三角形所在的面序号，设置渲染颜色；

根据渲染数据，计算实体在三维空间的包围盒；