[发明专利]一种基于裂缝消除的三维虚拟地形LOD模型的生成方法

说明书

本发明公开了一种基于裂缝消除的三维虚拟地形LOD模型的生成方法，该方法通过获取以规则格网模型组织的地形高度图数据和纹理数据，基于自顶向下的规则根据地形到视点的距离实时生成三维网格，然后将三维网格根据数据调度规则存入GPU中，对传入的顶点进行调整运算后在GPU中进行模型绘制，使得相邻地形块在交界处顶点重合，避免裂缝的产生；采用GPU保存地形高度图的方式大大减少I/O次数；将一部分顶点运算交给GPU,减少系统内存的占用率，减少系统响应时间，提高了模型的渲染速度，保证了三维可视技术的稳定性。

所属领域

本发明涉及三维GIS技术领域，具体涉及一种基于裂缝消除的三维虚拟地形LOD模型的生成方法。

背景技术

三维地形可视化是一种利用计算机技术再现三维世界中的地形，使其具有实时交互能力的一种可视化技术。该技术涉及到计算机图形学、地理信息科学，目前被广泛应用于各个领域中，包括军事作战系统、三维手游、数字城市等。

对于近年来海量数据的需求，考虑到现有计算机存储与运算能力的限制，通常采用LOD技术对地形进行可视化。在LOD技术中，由于相邻网格之间存在层次差，当高层次网格顶点处于低层次网格的边线上时，渲染过程中会出现地形不完整的情况，即为裂缝，如图1所示，图1表达了裂缝产生的原因，其中图a是地形的二维表达方式，可以看出相邻地形的交界处分辨率不一致，图b展示了地形的三维模型，在地形的交界处可以看出由于分辨率的原因，导致交界处产生了裂缝，这对于三维可视化技术来说是非常大的缺陷。

现有技术中，解决裂缝的方法主要分为裙边算法和顶点调整。裙边算法是为各层次所有网格添加垂直向下的包围体，从视觉上挡住裂缝，此种方法最终渲染的网格数大大增加，同时裙边的高度不好控制，太长会占用过多的纹理资源，太短无法达到裂缝消除的目的，此外在地形块分界处，由于裙边的存在会出现垂直的地形显示，因而与真实的地形会产生很大出入；顶点调整包含分裂较低层次网格和合并较高层次网格，该算法适用于相邻网格层次差＝1，同时需要CPU的实时配合计算，对于使用要求较高，适用范围有限，也不易推广。

因而，根据三维GIS技术领域的高速发展，针对实际生产的需求，如何设计一种可以使得相邻地形块在交界处顶点重合，避免裂缝的产生，同时减少系统内存的占用率并减少系统响应时间的三维虚拟地形LOD模型的生成方法，就变的尤为重要。

发明内容

本发明正是为了克服现有技术中相邻地形块在交界处顶点无法重合，导致裂缝的问题，提供一种基于裂缝消除的三维虚拟地形LOD模型的生成方法，网格数据传入GPU中转换成真实世界的坐标值后进行一定的位置调整，使得相邻地形块在交界处顶点重合，避免裂缝的产生，同时利用GPU的大规模并发计算能力，减少系统的响应时间。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于裂缝消除的三维虚拟地形LOD模型的生成方法，包括如下步骤：

S1，获取以规则格网模型组织的地形高度图数据和纹理数据；

S2，基于自顶向下的规则根据地形到视点的距离实时生成三维网格；

S3，将所述三维网格根据数据调度规则存入GPU中，对传入的顶点进行调整运算后进行模型绘制。

作为本发明的一种改进，所述S2进一步包括：

S21，读取以规则格网模型组织的地形数据，包括地形高度图数据和纹理数据；

S22，根据所述地形数据以及当前视点的位置确定多分辨率三维地形模型的模型层数；

S23，根据模型层数以及视点位置确定当前地形分块大小，所述分块大小包括地形块在x方向的最大值和最小值，在y方向的最大值和最小值以及地形块的尺寸；

S24，根据模型层数，建立多层网格模型，包括最粗糙网格和最精细网格；