一種等值線加速渲染方法技術

本發明專利技術公開了一種等值線加速渲染方法，以一維紋理為中介，生成二維等值線紋理，通過二維紋理貼圖來獲得等值線圖像。本發明專利技術等值線的繪制時間有了極大的提高，等值線的繪制時間與等值線的線條數量無關；生成的等值線圖像質量很高，與傳統的方式相比需要人工修補的工作量大為減小。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于等值線加速渲染技術，特別是一種等值線加速渲染方法。
技術介紹
等值線通常定義為制圖對象某一數量指標值相等的各點連成的平滑曲線，用以表示制圖對象的數量、特征等屬性，包括等高線、等溫線、等壓線、等震線、等磁力線、勢線等等。等值線渲染技術在氣象、國土、測繪、石油、采礦、農林、水利等諸多領域中有廣泛而且重要的應用價值。傳統等值線生成方式如下根據數據集中各個節點的已知高度值擬合成三維光滑曲面Z = f (X，y)，z坐標表示高度值。若用高度值為Z。的平面與該曲面相截，則全部交線在X，y平面的投影即構成了高度值Z。的等值線圖。實際操作時，傳統方式主要是采用基于 插值的方式搜索等高線。圖I展示了傳統的基于插值的等值線搜索方式的示例。圖I中的網格代表某高度場數據集，網格中的每個節點表示一個數據點。網格右側和下邊的數字標識了數據點在數據各方向的位置。a、b、c、d是數據集中的四個數據點。在以a、b、c、d為頂點的四邊形中，先搜索ab邊若等目標高值處于a、b點的等高值范圍內，則在ab邊上標記處等高值的位置并插值。否則，搜索be邊。按照此順序，繼續搜索Cd邊、da邊。四條邊都搜索結束后，如果至少得到兩個插值點，連接搜索得到的插值點形成一段等值線線段，說明在四邊形abed內成功搜索到目標等值線線段，否則說明目標等值線不經過此四邊形。假設以搜索一條網格邊為基本運算，對于一個n*n的數據集來說，搜索一條等值線需要的網格邊搜索次數為4*(n-l)2。每搜索一條等值線都完成同樣的搜索過程，繪制一幅包含m條等值線的等值線圖的搜索次數為4*m*(n-l)2?？梢?，繪制等值線圖像的耗時隨著等值線線條數量的增加呈線性增長。現有的等值線搜索的插值方案包括距離冪倒數權法，Kriging法，三角剖分法，和最小曲率法等(上述方案都是GIS學科中的基本知識，可以在相關教科書中查到)，各種方案都有各自的優缺點。但總的來說，這些方法都主要著重解決提升等值線圖像的視覺效果，都未涉及到繪制等值線圖像的效率提升。盡管目前已有一些等值線搜索的優化方案致力于提升等值線搜索效率，例如CONREC 算法(Paul Bourke, Contouring Algorithm. Byte Magazine, July 1987. http://paulbourke. net/papers/conrec/)。但這些優化方案仍是基于插值的方式來繪制等值線，性能提升有限；而且CONREC算法得到的圖像斷點現象較嚴重，需要人工修補的工作量較大；有些商業軟件，如MATLAB，南方CASS等，也提供了繪制等值線的工具箱，但僅僅局限于小規模數據(數據點規模小于3000萬)的處理而且速度很慢；當需要在超大規模數據中繪制高精度的等值線圖像時，這些工具箱或軟件都無法勝任。
技術實現思路
本專利技術的目的在于針對高度場數據集，提供一種等值線加速渲染方法，實現快速、精確的等值線渲染，獲得高質量的等值線圖像。實現本專利技術目的的技術解決方案為一種等值線加速渲染方法，步驟如下第一步，創建一維紋理，步驟如下I)根據要繪制等值線的等高值范圍及步進值，得到要顯示的等值線等高值集合H，H = {X，h2, . . . hj step =(i ^ 2) (I)其中n代表需要繪制的等值線數目；{hj是等差數列，St印是公差，代表相鄰等聞值的步進值，hi表不要顯不的最小等聞值，hn表不要顯不的最大等聞值；2)創建一維紋理圖像數組，數組元素為RGBA格式的顏色值，一維紋理圖像數組的長度L根據η的大小確定，L值滿足以下條件a、L彡2η :不同等值線之間有一定間隔N，不會相互影響；b、L = 2\ t是正整數紋理大小始終為2的指數,這是OpenGL規定的紋理數組長度；3)給一維紋理圖像數組的所有元素賦值，各位置元素值的方式如下首先，確定紋理圖像數組中各非透明顏色值元素之間的間隔N，透明顏色值指的是(O, O, O, O)格式的RGBA顏色值；本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種等值線加速渲染方法，其特征在于步驟如下：第一步，創建一維紋理，步驟如下：1）根據要繪制等值線的等高值范圍及步進值，得到要顯示的等值線等高值集合H，H＝{h1,h2,...hn}step＝hi？hi？1(i≥2)(1)其中：n代表需要繪制的等值線數目；{hi}是等差數列，step是公差，代表相鄰等高值的步進值，h1表示要顯示的最小等高值，hn表示要顯示的最大等高值；2）創建一維紋理圖像數組，數組元素為RGBA格式的顏色值，一維紋理圖像數組的長度L根據n的大小確定，L值滿足以下條件：a、L≥2n：不同等值線之間有一定間隔N，不會相互影響；b、L＝2t，t是正整數：紋理大小始終為2的指數，這是OpenGL規定的紋理數組長度；3）給一維紋理圖像數組的所有元素賦值，各位置元素值的方式如下：首先，確定紋理圖像數組中各非透明顏色值元素之間的間隔N，透明顏色值指的是(0,0,0,0)格式的RGBA顏色值；如果L%n＝0成立，則N＝N？1(3)其次，給所有元素位置為i*N？1的元素賦非透明顏色值，其中：1≤i≤n，非透明顏色值為(r,g,b,255)，其中：0≤r,g,b≤255,且r+g+b＞0；其他所有位置的元素賦透明顏色值(0,0,0,0)；第二步，歸一化高度值坐標，生成等值線二維紋理：利用高度常數據集M得到輔助數據集M′，其中，M中數據的高度值分量和M′中的Z軸分量相等，對M′中所有數據的Z軸分量做歸一化處理；以數據集M′中數據頂點坐標繪制高度場，并貼上在第一步創建的一維紋理圖像，紋理的坐標以z=0為參考平面自動生成，高度場在xoy平面的投影即是等值線二維紋理圖像；第三步，繪制等值線，以三角形為基本圖元，以數據集M中所有數據點的坐標(Plon,Plat,Pelev)為頂點坐標繪制高度場，開啟混合功能，并貼上二維紋理RenderTex；在進行二維紋理貼圖時，每個頂點P的紋理坐標(Ps,Pt)計算方式為： 假設整個數據集中，x方向的數據長度為PxLen，y方向的數據長度為PyLen，則：Ps=PxPxLenPt=PyPyLen---(10)貼圖完成后，在各條等值線的適當位置標上相應的等高值，即可完成等值線的渲染。FDA00002113777200011.jpg...

【技術特征摘要】
1.一種等值線加速渲染方法，其特征在于步驟如下 第一步，創建一維紋理，步驟如下 1)根據要繪制等值線的等高值范圍及步進值，得到要顯示的等值線等高值集合H，H=Ih1, h2, . . . hj step = W1 (i 彡 2) (I) 其中n代表需要繪制的等值線數目；{hj是等差數列，step是公差，代表相鄰等高值的步進值，hi表不要顯不的最小等聞值，hn表不要顯不的最大等聞值； 2)創建一維紋理圖像數組，數組元素為RGBA格式的顏色值，一維紋理圖像數組的長度L根據η的大小確定，L值滿足以下條件 a、L> 2η :不同等值線之間有一定間隔N，不會相互影響； b、L= 2% t是正整數紋理大小始終為2的指數，這是OpenGL規定的紋理數組長度； 3)給一維紋理圖像數組的所有元素賦值，各位置元素值的方式如下 首先，確定紋理圖像數組中各非透明顏色值元素之間的間隔N，透明顏色值指的是(O, O, O, O)格式的RGBA顏色值；2.根據權利要求I所述的等值線加速渲染方法，其特征在于第二步中的歸一化高度值坐標具體過程為 將由所有DEM數據點構成的數據集稱之為高度場數據集，假設原始的高度場數據集為M，M中每個數據點P的坐標為(Plm，Plat，Pelev),其中Plm表示經度坐標，Plat表示緯度坐標，Pelev 表示高程坐標； 根據高度場數據集M建立三維坐標系統z_xoy，M每個高度場數據點P的在三維系統中的坐標為(Px，Py, Pz)，Px, Py表示點P在數據集中X和Y方向的位置，Pz表示該點的等高值，= ，所有的P (Px，Py，Pz)點構成輔助數據集^ ;對^中的所有數據點高度值做歸一化處理 1)確定等高值歸一化平面長度Ltomal3....

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅健欣，吳凡，唐斌，倪桂強，
申請(專利權)人：羅健欣，吳凡，唐斌，倪桂強，
類型：發明
國別省市：