一種復雜三維地形顯示方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的是一種復雜三維地形顯示方法。步驟一：數據轉換，對讀入的三維地形數據進行轉換與處理；步驟二：數據處理，在數據轉換完成后，采用OpenGL軟件接口對轉換后的三維地形數據進行處理，將三維地形數據轉換為計算機所能識別與處理的數據；步驟三：紋理制作，將數據范圍劃分為若干子范圍，每一個子范圍內的數據對應的地形顏色相同；步驟四：三維地形顯示，對三維地形模型進行參數設置、地形模型映射、視點—模型變換、投影變換及視口變換。本發(fā)明的主要特點為支持范圍較大、地表情況較復雜的地形顯示，并可以保證顯示效果良好以及支持鼠標及鍵盤操作完成三維地形的漫游。
【專利說明】一種復雜三維地形顯示方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種三維地形的顯示方法，特別涉及一種具有海量數據且高逼真度顯示的三維地形顯示方法。
【背景技術】
[0002]三維地形顯示方法作為虛擬顯示仿真領域中視景仿真的重要組成部分，其研究與應用在幾十年內取得了飛躍的進步。三維地形顯示技術的核心問題是要解決海量地形數據所構成的復雜地形表面模型與計算機圖形硬件有限繪圖能力之間的矛盾。目前的三維地形顯示方法均采用了簡化操作，即在保持模型對描述地形表面一定精確度的前提下，減少方法處理的數據量。但此方法不適用于地形復雜、地表變化不規(guī)律的情況，因此，用現有方法顯示三維地形會導致對地形描述逼真度較低、無法真實反映實際地形情況等問題。
[0003]隨著三維圖形硬件芯片的出現以及OpenGL、Direct3D等三維圖形軟件標準的建立，將三維圖形軟件與特定的應用程序框架進行有效結合從而實現三維圖形的顯示取得了一定發(fā)展。為此可設計一種基于OpenGL軟件接口的復雜三維地形顯示方法，其主要特點為支持范圍較大、地表情況較復雜的地形顯示，并可以保證顯示效果良好以及支持鼠標及鍵盤操作完成三維地形的漫游。因此，海量地形數據的處理以及三維地形顯示的逼真度成為了復雜三維地形顯示方法關注的焦點。
[0004]名稱為《一種全球三維地形顯示方法》的專利文件中，利用三角四叉樹剖分模型來構建層次性高程和紋理數據模型；申請?zhí)枮?00810224016.5，名稱為《一種用于視頻制作的三維地形的顯示方法》的專利文件中中，對DEM高程數據以及GIS地形數據進行了規(guī)則化處理，并對三維地形進行紋理貼圖，由于該專利采用現有的紋理進行貼圖，在逼真度方面還有待改進。
【發(fā)明內容】
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種對三維地形模型的要求不嚴苛，顯示效果平滑，響應時間短，對三維地形數據格式的依賴性低的復雜三維地形顯示方法。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實現的:
[0007]步驟一:數據轉換，對讀入的三維地形數據進行轉換與處理；
[0008]步驟二:數據處理，在數據轉換完成后，采用OpenGL軟件接口對轉換后的三維地形數據進行處理，通過像素操作、求值器、光柵化、基于頂點的操作與基本匹配實現像素數據與頂點數據的處理，將三維地形數據轉換為計算機所能識別與處理的數據；
[0009]步驟三:紋理制作，在經過數據轉換與處理后，將數據范圍劃分為若干子范圍，每一個子范圍內的數據對應的地形顏色相同；
[0010]步驟四:三維地形顯示，在數據與紋理都處理完畢后，即生成三維地形，對三維地形模型進行參數設置、地形模型映射、視點一模型變換、投影變換及視口變換。
[0011]本發(fā)明還可以包括:[0012] 1、所述數據轉換的方法為:將原始三維地形數據作為輸入，判斷其是否所有數據均為有效的數據格式，如不是，則對無效的數據進行數據轉換；數據轉換具體方式為:檢測該數據中是否有目標數據特有的標識符，如沒有，則在數據首位添加標識符；無效數據轉換為有效數據后，與原始的有效數據進行合并；數據合并的具體方式為:將轉換后的數據文件保存在與原始有效數據文件相同的根目錄下，并在系統(tǒng)輸入數據時，與原始數據文件同時加載；數據合并完畢后，判斷合并后的數據是否為“方陣型”數據，如不是，則對數據進行“方陣化”，即數據文件中包含的數據個數為某正整數的平方，且每行數據間用回車鍵間隔，同行數據間用空格鍵間隔，“方陣化”的具體方式為:將文件中的數據每MapSize個設為一組，并在組后添加回車鍵，直至文件的最后。
[0013]2、所述采用OpenGL軟件接口對轉換后的三維地形數據進行處理的方法為:首先將像素數據與頂點數據存儲在顯示列表中，再針對像素進行操作后與紋理進行裝配，針對頂點數據進行求值器的處理后，進行基于頂點的操作與基本裝配，同時對兩數據進行光柵化，最后在經過片段操作后存儲至幀緩沖區(qū)。
[0014]3、所述紋理制作具體包括:
[0015](I)首先讀入某區(qū)域的三維地形數據；
[0016](2)根據顯示精度的需要將三維地形數據劃分為若干高度范圍，高度范圍劃分過程是將數據文件中的每個數字歸類到預先設置的不同的數字范圍內，同種數字范圍內的數據對應的紋理顏色相同；
[0017](3)通過設置輸出精度，將三維地形數據輸出為一個MapSiZe*MapSiZe大小的紋理圖。
[0018]4、所述三維地形顯示具體包括:
[0019](I)參數設置
[0020]設置光源參數和顏色模式；
[0021](2)地形模型映射
[0022]首先把數字地形數據轉成OpenGL可識別和操作的數據格式，然后計算頂點坐標及頂點法向量等參數；
[0023](3)視點一模型變換
[0024]采用對物體位置進行移動的移動變換、對物體進行旋轉的旋轉變換、對物體進行大小縮放的縮放變換三種幾何變換來實現視點一模型變換；
[0025]把圖元所提供的頂點作為單列矩陣，假設模型視圖矩陣M是4*4的矩陣，單列矩陣
【權利要求】
1.一種復雜三維地形顯示方法，其特征是: 步驟一:數據轉換，對讀入的三維地形數據進行轉換與處理； 步驟二:數據處理，在數據轉換完成后，采用OpenGL軟件接口對轉換后的三維地形數據進行處理，通過像素操作、求值器、光柵化、基于頂點的操作與基本匹配實現像素數據與頂點數據的處理，將三維地形數據轉換為計算機所能識別與處理的數據； 步驟三:紋理制作，在經過數據轉換與處理后，將數據范圍劃分為若干子范圍，每一個子范圍內的數據對應的地形顏色相同； 步驟四:三維地形顯示，在數據與紋理都處理完畢后，即生成三維地形，對三維地形模型進行參數設置、地形模型映射、視點一模型變換、投影變換及視口變換。
2.根據權利要求1所述的復雜三維地形顯示方法，其特征是所述數據轉換的方法為:將原始三維地形數據作為輸入，判斷其是否所有數據均為有效的數據格式，如不是，則對無效的數據進行數據轉換；數據轉換具體方式為:檢測該數據中是否有目標數據特有的標識符，如沒有，則在數據首位添加標識符；無效數據轉換為有效數據后，與原始的有效數據進行合并；數據合并的具體方式為:將轉換后的數據文件保存在與原始有效數據文件相同的根目錄下，并在系統(tǒng)輸入數據時，與原始數據文件同時加載；數據合并完畢后，判斷合并后的數據是否為“方陣型”數據，如不是，則對數據進行“方陣化”，即數據文件中包含的數據個數為某正整數的平方，且每行數據間用回車鍵間隔，同行數據間用空格鍵間隔，“方陣化”的具體方式為:將文件中的數據每MapSize個設為一組，并在組后添加回車鍵，直至文件的最后。
3.根據權利要求1所述的復雜三維地形顯示方法，其特征是所述采用OpenGL軟件接口對轉換后的三維地形數據進行處理的方法為:首先將像素數據與頂點數據存儲在顯示列表中，再針對像素進行操作后與紋理進行裝配，針對頂點數據進行求值器的處理后，進行基于頂點的操作與基本裝配，同時對兩數據進行光柵化，最后在經過片段操作后存儲至幀緩沖區(qū)。
4.根據權利要求1所述的復雜三維地形顯示方法，其特征是所述紋理制作具體包括: (1)首先讀入某區(qū)域的三維地形數據； (2)根據顯示精度的需要將三維地形數據劃分為若干高度范圍，高度范圍劃分過程是將數據文件中的每個數字歸類到預先設置的不同的數字范圍內，同種數字范圍內的數據對應的紋理顏色相同； (3)通過設置輸出精度，將三維地形數據輸出為一個MapSiZe*MapSiZe大小的紋理圖。
5.根據權利要求1所述的復雜三維地形顯示方法，其特征是所述三維地形顯示具體包括: (1)參數設置 設置光源參數和顏色模式； (2)地形模型映射 首先把數字地形數據轉成OpenGL可識別和操作的數據格式，然后計算頂點坐標及頂點法向量等參數； (3)視點一模型變換 采用對物體位置進行移動的移動變換、對物體進行旋轉的旋轉變換、對物體進行大小縮放的縮放變換三種幾何變換來實現視點一模型變換；把圖元所提供的頂點作為單列矩陣，假設模型視圖矩陣M是4*4的矩陣，單列矩陣
【文檔編號】G06T17/05GK103617650SQ201310624871
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權日:2013年11月29日
【發(fā)明者】沈志峰, 張瑤, 吳迪, 曾添一, 郝燕玲 申請人:哈爾濱工程大學