[发明专利]基于LOD透明纹理的三维矢量实时动态叠加技术

说明书

技术领域

本发明属于三维视景仿真中大规模矢量数据实时高效绘制核心技术，采用一种基于多重LOD透明纹理实时动态加载的方法，实现大规模三维虚拟场景中矢量数据的分层实时高效动态叠加绘制。 

背景技术

三维虚拟仿真技术是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境，具体地说，就是采用以计算机技术为核心的现代高科技手段生成逼真的虚拟环境，使得用户可以借助设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生亲临等同真实环境的感受和体验。 

随着三维建模技术的不断发展，数据量也随之飞速增长，特别是大量矢量数据在三维场景中需要叠加显示，给三维场景的数据读取、渲染、绘制带来了巨大的压力，解决这些问题的一个途径就是对复杂的三维矢量数据进行动态实时加载和绘制。 

近年来出现了很多三维矢量数据叠加显示方法，但是常规的方法都存在着一个重要的缺点，就是它们一般都要求将整个矢量数据同时调入内存进行绘制，然后再在地形上进行贴图显示，这样必然造成大量内存空间的占用和计算资源的消耗。由于计算机的内存容量是有限的，因此对于大规模三维场景需要叠加矢量数据显示时，传统的矢量数据显示叠加方式几乎是不可取的。 

本发明提出并解决了一种基于多重LOD(Level of Detail)透明纹理的三维矢量实时动态叠加技术。首先通过数据预处理在内存中将各种矢量图层分别绘制在相应比例尺的透明纹理上，并自动进行分块切割在磁盘中保存为LOD金字塔数据存储结构，建立与同级地形和影像数据块的映射关系；在地形实时绘制漫游阶段，通过动态选择并加载相应图层的矢量透明纹理，根据建立的Alpha通道，叠加到同级影像数据块中，基于内存多通道纹理融合技术，实现矢量图层在三维地形中的实时叠加。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于LOD透明纹理的三维矢量实时动态叠加技术，能够支持大规模三维虚拟仿真场景的矢量图形数据的快速叠加显示，提高三维场景的显示效率和速度。 

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于LOD透明纹理的三维矢量实时动态叠加技术。首先加载面向区域的矢量图层数据，根据该区域的矢量图层数据，在内存中生成透明的矢量纹理数据，然后对透明纹理数据进行分层分块进行切割，形成基于LOD的金字塔数据结构，并在内存中进行相应的索引和存储，同时建立与同级地形和影像数据块的映射关系，然后根据用户所处的视角进行计算，获取地形显示区域，并对符合该范围的矢量数据进行选择加载，再在地形上进行叠加绘制，实现大规模场景中矢量数据的多级多分辨率动态加载显示，极大地提高三维场景中矢量数据的叠加显示。 

本发明与现有技术相比，其显著优点：(1)矢量数据显示效率更高。本发明采用LOD动态加载技术，对大规模场景中所涉及的大量数据采用分层抽取，有效地避免了场景中一次性加载数据过多的问题，极大程度上提升了系统对于大规模场景中矢量数据的显示效率。(2)显示数据支持范围更广。本发明采用内存中切图管理和加载技术，对需要显示的区域进行建立索引，极大地降低了数据存储所占用的内存空间，使得在同样的内存空间下，可以存储更大范围的空间矢量数据，为大规模三维场景显示提供了有效地技术支持。(3)矢量数据显示效果更为细腻。本发明在节约内存空间和提升显示效率的同时，采用消锯齿、快速插值计算、快速地形叠加渲染等技术，提供更为细腻的矢量数据显示。 

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。 

附图说明

图1瓦片金字塔地形影像数据结构。 

图2内存数据结构示意图。 

图3视点相关的数据加载范围示意。 

图4地形边界的风格策略。 

图5算法实现的流程和框架。 

具体实施方式

结合图5，基于多重LOD透明纹理的三维矢量实时动态叠加首先加载需要显示的区域范围内的矢量数据和影像数据，针对该区域的矢量数据，在内存中生成透明的矢量纹理数据，然后对透明纹理数据进行分层分块进行切割，形成基于LOD的金字塔数据结构，并在内存中进行相应的索引和存储，同时建立与同级地形和影像数据块的映射关系，然后根据用户所处的视角进行计算，获取地形显示区域，并对符合该范围的矢量数据进行选择加载，再在地形上进行叠加绘制，实现大规模场景中矢量数据的多级多分辨率动态加载显示，极大地提高三维场景中矢量数据的叠加显示。具体实施方式为：