[发明专利]一种基于场景漫游的虚拟森林仿真信息多级联动方法及其系统

说明书

技术领域

本发明属于虚拟现实技术领域，涉及的是一种基于场景漫游的虚拟森林仿真信息多级联动方法及其系统。 

背景技术

大规模的虚拟森林场景仿真包含了在动态环境影响下不同时空尺度的树木生长变化情况。在时空尺度上可以将森林场景分为三种不同粒度场景：细粒度单木场景、中粒度林分场景和粗粒度全林分场景。现有的森林仿真系统一般都是针对各自特定的应用需求，采用对应的一种生长模型或仿真技术来进行单一粒度的森林生长仿真。这些系统往往都是针对个性化需求单独设计和开发的，当用户需要从一个粒度的场景转换到另一个粒度的场景时需要根据树木生长模型和环境因素进行重新计算，其计算过程非常耗时。由于这些虚拟森林仿真系统没有建立不同粒度场景信息之间的关联关系，因此，无法从一种粒度的仿真场景快速转换到另一种粒度的仿真场景，严重影响了大规模森林场景绘制和漫游速度。事实上，通过分析和识别虚拟森林场景的漫游操作，并利用不同粒度森林场景仿真信息之间的关联和映射关系，可以实现虚拟森林场景信息的快速联动和场景变换，从而加快大规模森林场景的绘制速度，提升虚拟森林场景漫游的实时性。 

发明内容

本发明的目的在于不同粒度森林仿真场景变换时需要利用不同的生长模型重新计算而产生的耗时过长问题，本发明提供一种能利用不同粒度场景信息之间的关联关系，并通过树木生物量的修正计算，快速获取新粒度森林场景中的树木生物量为主的基于场景漫游的虚拟森林仿真信息多级联动方法及其系统。 

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的： 

一种基于场景漫游的虚拟森林仿真信息多级联动方法，该方法包括如下步骤： 

(1)利用森林生长模型计算各树木的生物量大小，并根据计算得到的各树木生物量大小从场景数据库中查找与树木生物量相对应的树木可视化模型，在计算机屏幕上绘制虚拟森林场景； 

(2)通过自动方式识别虚拟森林仿真场景实时交互漫游过程中的仿真事件，并确定仿真事件的事件标识和事件类型； 

(3)实时获取仿真事件发生时的仿真场景参数，并从所述的仿真场景参数中提取出当前视点与虚拟森林仿真场景中各树木生长位置之间的距离，形成视点与树木的视距对照表；所述的树木生长位置是树木在虚拟森林场景中生长地点的三维坐标信息，所述的仿真场景参数包括用户视点位置、各树木的生长位置、各树木的生物量和各树木的三维模型信息； 

(4)根据仿真事件引起的场景视角或视点的变化，重新计算用户新视点的位置，并计算新视点与虚拟森林仿真场景中各树木生长位置之间的距离，形成新视点与树木的视距对照表；所述的新视点是指进行仿真事件操作后虚拟森林仿真的视角或视点会发生变化，从而产生的不同于当前视点的用户视点； 

(5)根据视点与树木的视距对照表、新视点与树木的视距对照表中各树木的视距大小，并通过对不同粒度场景的视距区间的比对，确定进行粒度转换时的虚拟森林仿真信息的联动方式；所述的虚拟森林仿真信息的联动方式包括：大粒度转换到小粒度和小粒度转换到大粒度； 

(6)根据选定的虚拟森林仿真信息联动方式确定虚拟森林场景中修正树木生物量的联动策略，并利用所述的联动策略对原树木生物量进行修正得到新虚拟森林仿真场景中的新树木生物量；所述的树木生物量替换策略可以是：中或细粒度场景到粗粒度场景、粗或细粒度场景到中粒度场景、中或粗粒度场景到细粒度场景三种方式中任一种； 

(7)利用修正后的新树木生物量，从场景数据库中查找与新树木生物量相对应的树木可视化模型，在计算机屏幕上重新绘制虚拟森林场景。 

进一步，所述步骤(1)中，所述的森林生长模型至少是细粒度、中粒度、粗粒度的森林生长模型中的一种，所述的树木生物量是指树木在设定时间内积累的有机质总量，用单位时间积累的平均质量来表示，所述的树木可视化模型是三维树木模型、树木图片或其它表示树木的符号。 

再进一步，所述步骤(2)中，所述的仿真事件是用户通过鼠标、键盘和操作手柄中至少一种设备进行的虚拟森林场景漫游操作，所述的仿真事件标识是标记仿真事件唯一编码，用于识别仿真事件对象，所述的事件类型是平移、旋转、放大、缩小操作中的一种。 

更进一步，所述步骤(5)中，转换方式包括以下六种：粗粒度全林分场景到中粒度林分场景、粗粒度全林分场景到细粒度单木场景、中粒度林分场景到细粒度单木场景、细粒度单木场景到中粒度林分场景、细粒度单木场景到粗粒度全林分场景和中粒度林分场景到粗粒度全林分场景。