專利名稱：一種大范圍高精度匹配數(shù)字航道三維可視化方法
技術(shù)領域：
:本發(fā)明涉及一種航道三維可視化方法，尤其是一種大范圍高精度匹配數(shù)字航道三維可視化方法，其能夠適用于長江數(shù)字航道三維可視化。
背景技術(shù)：
:為推動長江流域經(jīng)濟發(fā)展，2003年國家提出建設長江數(shù)字航道系統(tǒng)，在2020年前要實現(xiàn)長江數(shù)字航道的雛形，實現(xiàn)長江航道數(shù)字化、信息化、虛擬化。其中，實現(xiàn)三維可視化是數(shù)字長江的主要表現(xiàn)形式。如何在虛擬現(xiàn)實技術(shù)的支持下，以地理坐標為依據(jù)，將長江干流航道及相關(guān)的附屬設施以多維立體的和動態(tài)的、多尺度、多分辨率的信息進行可視化描述，是一個重要課題。近年來，在科技進步與自身需求推動下，我國數(shù)字城市建設發(fā)展的勢頭迅猛，并且在構(gòu)建城市三維數(shù)字景觀模型等方面取得了一定成效。但是，航道港岸視景三維可視化不能直接照搬城市三維地形構(gòu)建技術(shù)。因為，船舶航行時主要利用海圖與實物對照識別物標來確定船位，所以在虛擬航道環(huán)境的建模中，高程數(shù)據(jù)獲取應當依據(jù)IHO發(fā)布的、符合國際標準的電子航海圖ENC中篩選出的岸線、等高線、高程點、等深線和水深點等數(shù)據(jù)，從而保證海圖數(shù)據(jù)與視景數(shù)據(jù)的一致性。目前，國內(nèi)科研機構(gòu)和院校自主研發(fā)了具有三維視景的船舶操縱模擬器，在船員操船培訓、港航設計論證中發(fā)揮了重要作用。其基于海圖的港口視景建模技術(shù)，為長江航道三維可視化提供了借鑒。但是，長江航道視景建模涉及的地物較多，數(shù)據(jù)信息量龐大，如何高效組織龐雜的空間信息，如何克服地球曲率對地形生成的影響，如何快速并高精度構(gòu)建大范圍航道三維視景，這些是需要解決的技術(shù)問題
發(fā)明內(nèi)容
:本發(fā)明的目的是為解決以上問題提供一種大范圍高精度匹配數(shù)字航道三維可視化方法。本發(fā)明提供的大范圍高精度匹配數(shù)字航道三維可視化方法，依據(jù)采集的航道數(shù)據(jù)構(gòu)建地形、岸上地物、助航標志、物標船三維實體模型，構(gòu)建航道視景三維實體模型的k叉樹狀結(jié)構(gòu)場景圖，統(tǒng)籌各航段地物中的共性目標，劃分為不同的增量構(gòu)件，實現(xiàn)模型復用和并行快速開發(fā)。優(yōu)選地，基于S-57電子海圖數(shù)據(jù)提取地形高程數(shù)據(jù)，建立符合地球曲率變化的與電子海圖完全匹配的大范圍航道地形。優(yōu)選地，基于動態(tài)數(shù)據(jù)配置技術(shù)，結(jié)合數(shù)據(jù)庫分頁調(diào)度策略，實現(xiàn)大范圍航道三維實體模型的高精度匹配、動態(tài)管理與實時流暢繪制。構(gòu)建航道視景三維實體模型的k叉樹狀結(jié)構(gòu)場景圖可以采用如下方法:(I)基于場景圖理論，采用層次型與面向?qū)ο笙嘟Y(jié)合的三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，引進MultiGen Creator的OpenFlight數(shù)據(jù)格式,實現(xiàn)三維實體的組織與表達；
(2)把航道場景組織成一顆場景樹，最頂層是根節(jié)點，包含整個航道場景，中間層是局部場景和控制節(jié)點，最底層是葉子節(jié)點，樹中的每一個節(jié)點能夠有任意多的子節(jié)點，每個節(jié)點存儲有場景集成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過這種有向非循環(huán)圖，保存場景中物體及其相互關(guān)系;(3)采用區(qū)域分割技術(shù)把場景分為若干個區(qū)域子塊，通過組節(jié)點實現(xiàn)分組管理，每個水道組節(jié)點下依據(jù)地理位置經(jīng)緯度細化為不同的網(wǎng)格區(qū)域組節(jié)點；(4)通過幾何體節(jié)點描述地形、地物的基本特征,建立包括地形、岸上物標、助航標志和物標船的葉子節(jié)點，通過變換節(jié)點進行三維幾何變換生成新的葉子節(jié)點，實現(xiàn)場景模型復用；(5)采用多精度模型技術(shù)為模型設置多重層次細節(jié)，通過LOD節(jié)點組織不同精度模型節(jié)點。建立符合地球曲率變化的與電子海圖完全匹配的大范圍航道地形可以采用如下方法:(I)高程數(shù)據(jù)源獲取:依據(jù)S-57標準格式提供的特征物標和空間物標，提取包括出岸線、等聞線、等深線和水深點的彳目息；(2)高程數(shù)據(jù)處理:根據(jù)等高線數(shù)據(jù)的分布，把水面區(qū)域以及岸線的高程值設為0，其它點的高程值根據(jù)相臨等高線數(shù)據(jù)，采用快速的線性插值方法計算，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字高程數(shù)據(jù)；(3)準確地形三維數(shù)據(jù)生成:使用Creator的地表生成工具集導入高程數(shù)據(jù)DED文件，依據(jù)Geocentric投影方式和WGS-84參考橢球體進行地形轉(zhuǎn)換，建立符合地球曲率變化的OpenFlight格式FLT地形文件，依據(jù)地理位置、行政區(qū)域和地形特點，對大塊地形進行切割，依據(jù)地球曲率對地形進行優(yōu)化與調(diào)整，導入電子海圖原點的經(jīng)緯度，標出該點位置，調(diào)整各區(qū)域地形原點與電子海圖原點相一致；(4)真實地貌模擬:從現(xiàn)有航空影像或航天遙感影像獲得地面紋理影像，處理成數(shù)字正射影像，消除像片傾斜和投影差，依據(jù)電子海圖數(shù)據(jù)，對紋理影像統(tǒng)一比例尺和建立地面坐標，建立紋理圖像與地形模型間的正確對應關(guān)系，應用子紋理映射技術(shù)，在紋理拼圖上重新定義各航段各分量區(qū)域的位置，與航道的各航段地形建立對應的映射。模型復用可以通過應用實例化技術(shù)，通過變換節(jié)點將各模型實例進行三維幾何變換而實現(xiàn)。 所述動態(tài)數(shù)據(jù)配置技術(shù)可以包括:地形、地物數(shù)據(jù)配置:根據(jù)地理位置，將同一經(jīng)緯度區(qū)間的地形模型配置在一個文件中，不同的地塊使用不同的配置文件，運行時，系統(tǒng)配置模塊讀取信息配置文件，通過配置文件中路徑信息找到相應的地物模型和地形模型，然后插入場景圖中，實時構(gòu)造虛擬場景進行渲染輸出；動態(tài)物標數(shù)據(jù)配置:單獨存放浮動的物標模型，通過配置文件合成到三維視景模型庫中；單獨存放浮標的燈質(zhì)文件以及物標船的航行燈文件，通過視景仿真程序?qū)崿F(xiàn)模型調(diào)入和控制；根據(jù)地理位置，將同一經(jīng)緯度區(qū)間的助航標志模型配置在一個文件中，運行時，系統(tǒng)配置模塊讀取信息配置文件，獲取的助航標志配置信息，通過助航標志配置文件中路徑信息找到相應的模型，插入場景圖中，與地形、地物疊加，實時構(gòu)造虛擬場景進行渲染輸出。所述地形、地物數(shù)據(jù)可以采用如下方法合成:(I)以地形庫模型為基礎，應用MultiGen Creator中外部引用工具把所有獨立的模型引入模型庫中，各個模型的位置參照電子海圖和Google衛(wèi)星圖位置信息；(2)通過LOD節(jié)點組織不同精度模型節(jié)點；(3)把各航段區(qū)域子塊的地形和地物模型節(jié)點組織為不同的組節(jié)點，調(diào)整每一組節(jié)點包含的面?zhèn)€數(shù)，提高碰撞檢測時截取效率；(4)通過OSG自帶工具將.fit模型轉(zhuǎn)換為二進制文件.1ve，在轉(zhuǎn)換的同時，將紋理打包進去，并壓縮為OpenGL的壓縮格式，直接送到顯卡進行紋理貼圖計算，提高場景繪制效率。本發(fā)明的有益效果是，提供了大范圍高精度匹配數(shù)字航道三維可視化方法，構(gòu)建了連續(xù)、完備、準確、精細的航道三維視景模型庫，為利用航海模擬器依據(jù)STCW78/95公約開展內(nèi)河航運操船培訓和適任評估，提供了視效逼真、沉浸感強的優(yōu)質(zhì)訓練保障；為推進長江數(shù)字航道的建設，提供了三維可視化支持。


:圖1是本發(fā)明的技術(shù)路線圖。圖2是本發(fā)明的航道場景組織結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
:以構(gòu)建長江航道(江陰大橋至長江口)三維視景模型庫為實施例，具體實施方式
如圖1所示，詳細描述如下:I航道數(shù)據(jù)分析與組織1.1航道數(shù)據(jù)分析(I)地形分析。長江航道自江陰以下為感潮河段，河道寬闊，岸線往往模糊不清，江心洲灘變化多端，航道改槽頻繁，主要淺灘有福姜沙、通州沙、白茆沙。因此，航道地形模型應符合航用海圖上等高(深)線數(shù)據(jù)所提供的地理信息，滿足操縱人員進行陸上物標的等高線識別、對景圖識別等陸標定位需要和水下航道地形判斷的需要。(2)物標分析。長江航道涉及樓宇、橋梁、碼頭、泊位、欖樁、裝卸設施、電線架、碼頭堆場和辦公建筑等形狀復雜、種類和數(shù)量繁多的物標實體，因此，需要引入軟件工程方法，統(tǒng)籌各航段兩岸地物中的共性目標，并劃分為不同的增量構(gòu)件，然后分頭并行開發(fā)，形成各類模型單品，再根據(jù)各航段地形地貌實際情況組裝成完整、連續(xù)的三維實體模型庫。(3)航標現(xiàn)狀分析。長江航道按中華人民共和國GB5863-93《內(nèi)河助航標志》和GB5864-93《內(nèi)河助航標志的主要外形尺寸》兩個國家標準中的第一類航標配布的規(guī)定配布，分為固定航標和水上浮動航標兩種，固定航標包括燈塔、燈樁、立標等，水上標志包括浮標和燈船等。因此，只需要構(gòu)建通用、典型的航標三維網(wǎng)格模型集合，通過賦予不同的紋理貼圖實現(xiàn)模型批量構(gòu)建。固定航標模型整合到地形地物數(shù)據(jù)庫中，水上浮動航標模型通過配置文件動態(tài)導入到三維視景模型庫中。(4)物標船分析。長江航道通航船只包括雜貨船、集裝箱船、油輪、液化氣船、散貨船、客船、拖輪、引水船、漁船、帆船、軍艦和游艇等，因此，需要建立各種類型各種典型噸位的物標船模型，通過配置文件動態(tài)導入到三維視景模型庫中，模擬長江航道各種交通流態(tài)勢。1.2航道數(shù)據(jù)組織航道場景組織結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，具體描述如下:(I)根據(jù)長江航道數(shù)據(jù)具有場景范圍大、三維、動態(tài)和實體不規(guī)則等特點，基于場景圖(Scene Graph)理論,采用層次型與面向?qū)ο笙嘟Y(jié)合的三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，引進MultiGenCreator的OpenFlight數(shù)據(jù)格式,實現(xiàn)三維實體的組織與表達。(2)把航道場景組織成一顆場景樹，最頂層是根節(jié)點，包含整個航道場景，中間層是局部場景和控制節(jié)點，最底層是葉子節(jié)點。樹中的每一個節(jié)點可以有任意多的子節(jié)點，每個節(jié)點存儲有場景集成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。通過這種特殊的有向非循環(huán)圖，保存場景中物體及其相互關(guān)系。(3)采用區(qū)域分割技術(shù)把場景分為若干個區(qū)域子塊，通過組節(jié)點實現(xiàn)分組管理。將福姜沙、白茆沙、南通、瀏河等水道獨立為不同的組節(jié)點，每個水道組節(jié)點下依據(jù)地理位置經(jīng)緯度細化為不同的網(wǎng)格區(qū)域組節(jié)點。(4)通過幾何體節(jié)點描述地形、地物的基本特征,建立地形、岸上物標、助航標志、物標船等不同類型的葉子節(jié)點，通過變換節(jié)點進行三維幾何變換(包括平移、旋轉(zhuǎn)、縮放等)生成新的葉子節(jié)點，實現(xiàn)場景模型復用。(5)采用多精度模型技術(shù)為模型設置多重層次細節(jié)，通過LOD節(jié)點組織不同精度模型節(jié)點。2大范圍航道地形建模(I)高程數(shù)據(jù)源獲取。S-57標準格式是國際航道測量組織(IHO)使用的電子海圖數(shù)據(jù)國際標準格式，依據(jù)其提供的特征物標和空間物標，提取出岸線(COALNE)、等高線(LNDELV)、等深線(DEPCNT)和水深點(SOUNDG)等信息。(2)高程數(shù)據(jù)處理。根據(jù)等高線數(shù)據(jù)的分布，把水面區(qū)域以及岸線的高程值設為0，其它點的高程值根據(jù)相臨等高線數(shù)據(jù)，采用快速的線性插值方法計算，并轉(zhuǎn)換成與DEM格式相類似的數(shù)字高程數(shù)據(jù)(DigitalElevation Data,簡稱DED格式)。(3)準確地形三維數(shù)據(jù)生成。使用Creator的地表生成(Terrain Pro)工具集導入高程數(shù)據(jù)DED文件，依據(jù)Geocentric投影方式和WGS-84參考橢球體進行地形轉(zhuǎn)換，建立符合地球曲率變化的OpenFlight格式FLT地形文件。依據(jù)地理位置、行政區(qū)域和地形特點，對大塊地形進行切割，依據(jù)地球曲率對地形進行優(yōu)化與調(diào)整。導入電子海圖原點的經(jīng)緯度，標出該點位置，調(diào)整各區(qū)域地形原點(Database Origin)與電子海圖原點相一致。(4)真實地貌模擬。從現(xiàn)有航空影像或航天遙感影像獲得地面紋理影像，處理成數(shù)字正射影像，消除像片傾斜和投影差。依據(jù)電子海圖數(shù)據(jù)，對紋理影像統(tǒng)一比例尺和建立地面坐標，建立紋理圖像與地形模型間的正確對應關(guān)系。應用子紋理映射技術(shù)，在紋理拼圖上重新定義各航段各分量區(qū)域的位置，與航道的各航段地形建立對應的映射。3物標單品三維實體建模3.1岸上物標單品建模(I)數(shù)據(jù)采集與處理。通過設計圖紙、地圖等數(shù)據(jù)采集地物的頂面幾何要素數(shù)據(jù)以及相關(guān)地理位置等，從正射影像中剪取地物頂部的紋理數(shù)據(jù)；通過野外實地攝影采集地物的高度數(shù)據(jù)比、幾何要素數(shù)據(jù)、側(cè)面影像紋理數(shù)據(jù)等立面數(shù)據(jù)。利用PhotoShop軟件進行立面紋理修復(消除對地物側(cè)面紋理的遮擋等)合成及色彩、對比度的校正，保持工作區(qū)內(nèi)所有紋理影像色調(diào)的均衡；再利用文件類型插件工具轉(zhuǎn)化成MultiGen Creator可用的格式(RGB，RGBA, INT及INTA)的紋理文件，紋理的長度和寬度(以像素為單位)處理為2的N次方。(2)三維實體建模。利用Creator軟件對碼頭設施、人工建筑、裝卸機械等各個物標實體模型單獨建模，堆場、樹木等復雜不規(guī)則地物通過擴展Billboard技術(shù)建模；應用子紋理映射技術(shù)，使用3點貼圖方式進行表面紋理貼圖。(3)模型優(yōu)化。運用烘焙貼圖技術(shù)，表達光影效果，減少面片數(shù)量。消除冗余多邊形，刪除那些任何視點都不可見的面片，并進行適當?shù)拿嫫喜?。應用多重L0D(層次細節(jié))，設置相鄰兩層細節(jié)層次的模型多邊形數(shù)目相差大約30%左右，實現(xiàn)平滑切換。3.2航標單品建模(I)數(shù)據(jù)采集。查閱《燈標表》以及海圖上航標信息收集各種航標的參數(shù)，包括:幾何尺寸、顏色、形狀、燈質(zhì)、用途等，通過實地拍攝獲取紋理照片。(2)三維實體建模。各類航標模型單獨建立，使用紋理照片或材質(zhì)實現(xiàn)航標的外觀、顏色與實物統(tǒng)一。應用層次細節(jié)技術(shù)，為航標建立不同詳細程度模型，通常一個航標模型建立3或4層細節(jié)。(3)航標的燈質(zhì)、發(fā)光周期、能見距離是夜間航行的重要導航信息。夜景時仍使用白天模型，夜間的燈質(zhì)由仿真程序加以控制。3.3物標船建模(I)數(shù)據(jù)采集。通過實地進行拍攝和網(wǎng)絡下載收集相關(guān)船舶資料，包括船舶的三視圖、船型等，以及足夠的紋理照片。⑵三維實體建模。在Multigen Creator中導入船舶俯視圖作為背景圖片,在俯視角下，使用多邊形工具，創(chuàng)建不同高度的橫截面；在側(cè)視圖下，調(diào)整各個面的高度(一般情況下，水線面的高度為0);使用放樣(Loft)工具生成船體外形，使用多邊形工具創(chuàng)建甲板以上建筑。刪減不必要的多邊形，應用子紋理映射技術(shù)進行表面紋理貼圖。4模型復用應用實例化技術(shù)，通過變換節(jié)點將各模型實例進行三維幾何變換，包括平移、旋轉(zhuǎn)、縮放等，實現(xiàn)地形、岸上物標、助航標志、物標船等不同類型模型單品的復用。5三維視景模型庫合成5.1地形、地物數(shù)據(jù)合成(I)以地形庫模型為基礎，應用MultiGen Creator中外部引用工具(CreateExternal Reference Tool)把所有獨立的模型引入模型庫中,各個模型的位置參照電子海圖和Google衛(wèi)星圖位置信息。(2)通過LOD節(jié)點組織不同精度模型節(jié)點。(3)把各航段區(qū)域子塊的地形和地物模型節(jié)點組織為不同的組節(jié)點，調(diào)整每一組節(jié)點包含的面?zhèn)€數(shù)，提高碰撞檢測時截取(culling)效率。(4)通過OSG自帶工具將.fit模型轉(zhuǎn)換為二進制文件.1ve。在轉(zhuǎn)換的同時，將紋理打包進去，并壓縮為OpenGL的壓縮格式，直接送到顯卡進行紋理貼圖計算，提高場景繪制效率。5.2地形、地物數(shù)據(jù)配置根據(jù)地理位置，將同一經(jīng)緯度區(qū)間的地形模型配置在一個文件中，不同的地塊使用不同的配置文件。運行時，系統(tǒng)配置模塊讀取信息配置文件，通過配置文件中路徑信息找到相應的地物模型和地形模型，然后插入場景圖中，實時構(gòu)造虛擬場景進行渲染輸出。配置文件記錄如下:
權(quán)利要求
1.一種大范圍高精度匹配數(shù)字航道三維可視化方法，依據(jù)采集的航道數(shù)據(jù)構(gòu)建地形、岸上地物、助航標志、物標船三維實體模型，其特征是:構(gòu)建航道視景三維實體模型的k叉樹狀結(jié)構(gòu)場景圖，統(tǒng)籌各航段地物中的共性目標，劃分為不同的增量構(gòu)件，實現(xiàn)模型復用和并行快速開發(fā)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大范圍高精度匹配數(shù)字航道三維可視化方法，其特征是:基于S-57電子海圖數(shù)據(jù)提取地形高程數(shù)據(jù)，建立符合地球曲率變化的與電子海圖完全匹配的大范圍航道地形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大范圍高精度匹配數(shù)字航道三維可視化方法，其特征是:基于動態(tài)數(shù)據(jù)配置技術(shù)，結(jié)合數(shù)據(jù)庫分頁調(diào)度策略，實現(xiàn)大范圍航道三維實體模型的高精度匹配、動態(tài)管理與實時流暢繪制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大范圍高精度匹配數(shù)字航道三維可視化方法，其特征是:構(gòu)建航道視景三維實體模型的k叉樹狀結(jié)構(gòu)場景圖的方法如下: (1)基于場景圖理論，采用層次型與面向?qū)ο笙嘟Y(jié)合的三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，引進MultiGenCreator的OpenFlight數(shù)據(jù)格式，實現(xiàn)三維實體的組織與表達； (2)把航道場景組織成一顆場景樹，最頂層是根節(jié)點，包含整個航道場景，中間層是局部場景和控制節(jié)點，最底層是葉子節(jié)點，樹中的每一個節(jié)點能夠有任意多的子節(jié)點，每個節(jié)點存儲有場景集成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過這種有向非循環(huán)圖，保存場景中物體及其相互關(guān)系； (3)采用區(qū)域分割技術(shù)把場景分為若干個區(qū)域子塊，通過組節(jié)點實現(xiàn)分組管理，每個水道組節(jié)點下依據(jù)地理位置經(jīng)緯度細化為不同的網(wǎng)格區(qū)域組節(jié)點； (4)通過幾何體節(jié)點描述地形、地物的基本特征，建立包括地形、岸上物標、助航標志和物標船的葉子節(jié)點，通過變換節(jié)點進行三維幾何變換生成新的葉子節(jié)點，實現(xiàn)場景模型復用；` (5)采用多精度模型技術(shù)為模型設置多重層次細節(jié)，通過LOD節(jié)點組織不同精度模型節(jié)點。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大范圍高精度匹配數(shù)字航道三維可視化方法，其特征是:建立符合地球曲率變化的與電子海圖完全匹配的大范圍航道地形的方法為: (1)高程數(shù)據(jù)源獲取:依據(jù)S-57標準格式提供的特征物標和空間物標，提取包括出岸線、等聞線、等深線和水深點的 目息； (2)高程數(shù)據(jù)處理:根據(jù)等高線數(shù)據(jù)的分布，把水面區(qū)域以及岸線的高程值設為0，其它點的高程值根據(jù)相臨等高線數(shù)據(jù)，采用快速的線性插值方法計算，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字高程數(shù)據(jù)； (3)準確地形三維數(shù)據(jù)生成:使用Creator的地表生成工具集導入高程數(shù)據(jù)DED文件，依據(jù)Geocentric投影方式和WGS-84參考橢球體進行地形轉(zhuǎn)換，建立符合地球曲率變化的OpenFlight格式FLT地形文件，依據(jù)地理位置、行政區(qū)域和地形特點，對大塊地形進行切害I]，依據(jù)地球曲率對地形進行優(yōu)化與調(diào)整，導入電子海圖原點的經(jīng)緯度，標出該點位置，調(diào)整各區(qū)域地形原點與電子海圖原點相一致； (4)真實地貌模擬:從現(xiàn)有航空影像或航天遙感影像獲得地面紋理影像，處理成數(shù)字正射影像，消除像片傾斜和投影差，依據(jù)電子海圖數(shù)據(jù)，對紋理影像統(tǒng)一比例尺和建立地面坐標，建立紋理圖像與地形模型間的正確對應關(guān)系，應用子紋理映射技術(shù)，在紋理拼圖上重新定義各航段各分量區(qū)域的位置，與航道的各航段地形建立對應的映射。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大范圍高精度匹配數(shù)字航道三維可視化方法，其特征是:模型復用通過應用實例化技術(shù)，通過變換節(jié)點將各模型實例進行三維幾何變換而實現(xiàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大范圍高精度匹配數(shù)字航道三維可視化方法，其特征是:所述動態(tài)數(shù)據(jù)配置技術(shù)包括: 地形、地物數(shù)據(jù)配置: 根據(jù)地理位置，將同一經(jīng)緯度區(qū)間的地形模型配置在一個文件中，不同的地塊使用不同的配置文件，運行時，系統(tǒng)配置模塊讀取信息配置文件，通過配置文件中路徑信息找到相應的地物模型和地形模型，然后插入場景圖中，實時構(gòu)造虛擬場景進行渲染輸出； 動態(tài)物標數(shù)據(jù)配置: 單獨存放浮動的物標模型，通過配置文件合成到三維視景模型庫中；單獨存放浮標的燈質(zhì)文件以及物標船的航行燈文件，通過視景仿真程序?qū)崿F(xiàn)模型調(diào)入和控制； 根據(jù)地理位置，將同一經(jīng)緯度區(qū)間的助航標志模型配置在一個文件中，運行時，系統(tǒng)配置模塊讀取信息配置文件，獲取的助航標志配置信息，通過助航標志配置文件中路徑信息找到相應的模型，插入場景圖中，與地形、地物疊加，實時構(gòu)造虛擬場景進行渲染輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的大范圍高精度匹配數(shù)字航道三維可視化方法，其特征是:所述地形、地物數(shù)據(jù)采用如下方法合成: (1)以地形庫模 型為基礎，應用MultiGenCreator中外部引用工具把所有獨立的模型引入模型庫中，各個模型的位置參照電子海圖和Google衛(wèi)星圖位置信息； (2)通過LOD節(jié)點組織不同精度模型節(jié)點； (3)把各航段區(qū)域子塊的地形和地物模型節(jié)點組織為不同的組節(jié)點，調(diào)整每一組節(jié)點包含的面?zhèn)€數(shù)，提高碰撞檢測時截取效率； (4)通過OSG自帶工具將.fit模型轉(zhuǎn)換為二進制文件.1ve，在轉(zhuǎn)換的同時，將紋理打包進去，并壓縮為OpenGL的壓縮格式，直接送到顯卡進行紋理貼圖計算，提高場景繪制效率。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種大范圍高精度匹配數(shù)字航道三維可視化方法。為基于場景圖技術(shù)的航道場景組織方法和基于增量構(gòu)件的相似模型建模方法，建立了符合地球曲率變化的與電子海圖完全匹配的大范圍航道地形，構(gòu)建了航道視景三維實體模型的k叉樹狀結(jié)構(gòu)場景圖，實現(xiàn)了具有三維、動態(tài)、場景范圍大和實體不規(guī)則等特點的航道視景三維實體模型的組織、表達、復用和并行快速開發(fā)；基于動態(tài)數(shù)據(jù)配置技術(shù)，結(jié)合數(shù)據(jù)庫分頁調(diào)度策略，實現(xiàn)了大范圍航道三維實體模型的高精度匹配、動態(tài)管理與實時流暢繪制。本發(fā)明實現(xiàn)了大范圍航道高精度、高效率三維可視化，推進了內(nèi)河航運操船培訓和長江數(shù)字航道的可視化建設。
文檔編號G06T17/00GK103150753SQ20131009333
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月22日
發(fā)明者李彩霞, 宋元, 朱偉康, 周錦標, 何劍偉, 馮朝陽, 李智, 王藝, 胡蕾, 牛海, 劉喜作, 許林周, 周晶 申請人:中國人民解放軍63680部隊