[发明专利]一种基于GPU反距离插值渲染方法、装置、介质和设备

说明书

本发明涉及一种基于GPU反距离插值渲染方法，包括：插值样本点数据传递步骤：依据插值样本点数，计算数据纹理尺寸，将插值样本点有序塞入数据纹理，将渲染所需数据纹理及其他参数以uniforms形式传入GPU着色器；IDW渲染步骤：在GPU着色器中，输入插值样本点及其他参数，构建待渲染模型及渲染所需的多种资源，通过IDW算法，对待求点周边的样本离散点进行加权平均并插值，计算求得空间上所有待求点插值结果，输出插值渐变纹理图；离屏渲染步骤：将插值渐变纹理图传递至用户终端渲染管线中进行渲染处理，并将最终的插值渐变处理结果输出至用户展示页面。本发明还涉及基于GPU反距离插值渲染装置、介质和设备。

技术领域

本发明涉及渲染技术领域，尤其涉及一种基于GPU反距离插值渲染方法、装置、介质和设备。

背景技术

目前，空间插值通过已知空间离散点，计算空间未知点数据的方法，常见的包括反距离权重法(IDW算法)、泰森多边形法、样条函数法和普通克里格法；广泛使用于对空间的温度、湿度、年均温度、年降水量、空气质量以及年积温等气象要素的空间插值，同时也应用于DEM插值计算、煤层数据、植被数据、图像处理、土壤等科学计算领域的研究；

反距离权重法是一种全局插值算法，每一个待插值的数据点的计算都需要其他所有数据点进行计算。在数据量较大的情况下，性能将会急剧下降，无法满足web实时计算展示的要求。因而，有必要设计一套在web端，基于GPU并行计算的方法，实现IDW算法快速计算，完成实时交互操作，同时实现等值线实时生成，遮罩效果集成。

但是，现有技术中IDW算法多以串行为主，部分实现了并行计算，但基本是在Client Server(CS)端的，如基于cuda完成的IDW GPU并行计算；在数字孪生和物联网管理领域，已经有众多的楼宇监控系统、资产管理系统和物联控制系统都是Web基于应用，而目前尚无基于Web端的IDW并行算法。

为解决现有技术中存在的问题，亟需研发提出一种满足在Web浏览器中完成IDW的应用运行，同时设计一套Web端IDW并行算法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于GPU反距离插值渲染方法、装置、介质和设备。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于GPU反距离插值渲染方法，方法包括：

插值样本点数据传递步骤：依据插值样本点数，计算数据纹理尺寸，将插值样本点有序塞入数据纹理，将渲染所需数据纹理及其他参数以uniforms形式传入GPU着色器；

IDW渲染步骤：在GPU着色器中，输入插值样本点及其他参数，构建待渲染模型及渲染所需的多种资源，通过IDW算法，对待求点周边的样本离散点进行加权平均并插值，计算求得空间上所有待求点插值结果，输出插值渐变纹理图；

离屏渲染步骤：将插值渐变纹理图传递至用户终端渲染管线中进行渲染处理，并将最终的插值渐变处理结果输出至用户展示页面。

优选的，上述基于GPU反距离插值渲染方法，其特征在于，还包括：

等值线的处理步骤：在GPU着色器中，基于插值渐变纹理图，采用距离场函数计算获得等值线；

外围边界处理步骤：传入边界数据并对其进行三角化处理，生成顶点数据，传入用户终端渲染管线中，完成对指定边界范围内插值计算结果裁剪，实现异形边界遮罩裁剪效果。

优选的，上述插值样本点数据传递步骤包括：

纹理尺寸计算步骤：依据插值样本点数据量，计算纹理尺寸，新建二维数据纹理；

初始化数据类型步骤：设置数据纹理各参数及纹理类型；