[发明专利]一种三维地形建模过程中法向量的计算方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及GIS技术领域，特别是涉及一种三维地形建模过程中法向量的计算方法及装置。

背景技术

三维模型是物体的三维多边形表示，通常用计算机或者其它视频设备进行显示。显示的物体是可以是现实世界的实体，也可以是虚构的东西，既可以小到原子，也可以大到很大的尺寸。任何物理自然界存在的东西都可以用三维模型表示。三维模型广泛用于任何使用三维图形的地方，如用于油田开发、地质研究等多个领域的地理信息数据处理中。

三维建模的方法有多种，其中D3D三维引擎提供了建模、光照等模拟，很好地符合了制作三维地形的要求。

Direct 3D(D3D)是微软为提高3D游戏在WIN 95/98中的显示性能而开发的显示程序，是基于微软的通用对象模式COM(Common Object Mode)的3D图形API。Direct3D是微软公司DirectX SDK集成开发包中的重要部分，适合多媒体、娱乐、即时3D动画等广泛和实用的3D图形计算。DirectX是一种图形应用程序接口(API)，简单的说它是一个辅助软件，是一个提高系统性能的加速软件。DirectX由显示部分、声音部分、输入部分和网络部分四大部分组成，显示部分又分为Direct Draw(DDraw)和Direct 3D(D3D)。DDraw主要负责2D加速，它包括很多方面：播放mpg、DVD电影、玩雷电、麻将三缺一等等都是用的DDraw。D3D主要负责3D加速，如极品飞车3-6的车身与烟雾，CS中的场景和人物，古墓丽影中劳拉等等。

但是，在运用D3D渲染三维地形时，如果直接使用通过高度数据计算出的法向量进行渲染，渲染出的三维立体效果会很差。参照图1，是直接使用由高度数据计算出来的法向量作为顶点法向量的显示效果图。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种三维地形建模过程中法向量的计算方法及装置，能够增强显示效果。

为了解决上述问题，本发明公开了一种三维地形建模过程中法向量的计算方法，包括：

通过高度数据计算数据点的法向量；

对所述法向量的x分量和y分量进行增强。

其中，所述增强包括：

利用线性函数，对所述法向量的x分量和y分量进行线性增强。

优选的，所述增强包括：

利用指数函数，对所述法向量的x分量和y分量进行指数增强。

优选的，所述通过高度数据计算数据点的法向量包括：

以所述数据点为中心，以通过该数据点的水平线和垂直线为三角形边，构造四个三角形；

分别计算所述四个三角形的法向量；

将所述四个三角形的法向量平均，得到所述数据点的法向量。

优选的，所述分别计算所述四个三角形的法向量包括：

对每个三角形，计算以所述数据点为交点的两条边表示的向量，并将所述两个向量叉乘，得到该三角形的法向量；

所述四个三角形的法向量方向一致。

本发明还提供了一种三维地形建模过程中法向量的计算装置，包括：

法向量计算模块，用于通过高度数据计算数据点的法向量；

法向量增强模块，用于对所述法向量的x分量和y分量进行增强。

其中，所述法向量增强模块包括：

线性增强单元，用于利用线性函数，对所述法向量的x分量和y分量进行线性增强。

优选的，所述法向量增强模块包括：

指数增强单元，用于利用指数函数，对所述法向量的x分量和y分量进行指数增强。

优选的，所述法向量计算模块包括：

三角形构造单元，用于以所述数据点为中心，以通过该数据点的水平线和垂直线为三角形边，构造四个三角形；

三角形法向量计算单元，用于分别计算所述四个三角形的法向量；

数据点法向量计算单元，用于将所述四个三角形的法向量平均，得到所述数据点的法向量。

优选的，所述三角形法向量计算单元对每个三角形，计算以所述数据点为交点的两条边表示的向量，并将所述两个向量叉乘，得到该三角形的法向量；所述四个三角形的法向量方向一致。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

首先，本发明提出了一种改进的法向量计算方法，该方法首先通过高度数据计算法向量，然后进一步对该法向量的x分量和y分量进行增强，从而增加了立体感，改善了显示效果。

而且，本发明还提供了两种增强方法，一种是线性增强，另一种是指数增强，其中后者的增强效果更佳。

附图说明

图1是现有技术中直接使用由高度数据计算出来的法向量作为顶点法向量的显示效果图；