[发明专利]基于模板缓冲的多对象模型动态剖切方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多对象模型动态剖切方法，特别是一种基于模板缓冲的多对象模型动态剖切方法，属于三维GIS模型实时剖切分析应用领域。

背景技术

随着当前硬件设备的更新换代，尤其是各种专业图形卡的相继问世，GIS的发展已经开始慢慢发生着悄悄的转变，传统的二维GIS已经不能够满足最广大用户新的需求了，于是伴随着GIS的发展，三维可视化技术也慢慢的渗透到GIS行业中来了，一个新的行业应用三维GIS便应运而生了，且渐渐的展现出了它广阔的前景和蓬勃的生机。但是从当前三维GIS的实际应用来看，其实很多还只停留在可视化部分，只能实现简单的三维模型的浏览功能，这些和真正的GIS就相距甚远了，当前三维GIS缺少真正实用的分析功能，其存在的问题具体表现在以下几个方面：

(1)和传统二维GIS强大的分析功能相比，三维GIS还只停留在了可视化部分。

(2)仅有的一些三维分析方法也多停留在场景浏览漫游，路径飞行等方面，缺少对三维模型实际的操作功能，其实也是换了一种方式的模型浏览；

(3)对于国内外一些做得比较成熟的三维软件来说，可能也提供了一些实际的三维分析功能，比如实体对象切割功能，可是这些分析功能往往是要对模型进行真正的剖切分析过程，要做繁琐的几何求交运算，无形的在分析效率和实效性上就大打折扣了，尤其对一些比较大的场景模型来说，有时候切割的过程是让人无法忍受的。

(4)对于场景中模型比较复杂，且要求分别处理的情形时，以上的切割分析方法就显得力不从心了；

(5)对于实时地进行剖切分析的需求，以上的切割方法也难以做到。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种基于模板缓冲的多对象模型动态剖切方法，通过特殊的渲染技术和实体模型裁剪面参数的控制，经过GPU计算，剔除或填充三维实体的某些部分，从而达到可以根据视点自动地对场景中的多个实体模型进行三维剖切。

实现本发明目的所采用的技术方案是：一种基于模板缓冲的多对象模型动态剖切方法包括以下步骤：

(1)获取切割模型，在交互过程中通过界面模型列表选择要参与剖切的模型，通过模型复位功能，在三维渲染场景中显示此模型；

(2)定义裁剪参数，在交互的过程中对剖切面的参数进行设置；

(3)构建裁剪面，根据上一步骤中定义的裁剪参数构建出裁剪面，裁剪面包括裁剪的位置，大小以及裁剪面的方向。

(4)为待切割模型指定裁剪面，构建好裁剪面后为所有待切割的模型指定裁剪面；

(5)将模型交给引擎处理，将指定好裁剪面的所有待剖切模型交给引擎，用引擎对这些模型进行渲染处理；

(6)对于裁剪部分直接裁剪掉，对于需要填充的部分进行绘制；

(7)对多对象模型的动态剖切过程完成后，退出剖切的过程，即返回到原始的三维模型视图中。

所述剖切面包括自定义的剖切面和随相机移动的剖切面，如果选择自定义的剖切面，控制切割面的α，β角度，实现自定义剖切面沿任意方向的自由旋转，同时控制深度参数c，设置自定义剖切面离模型中心的任意初始距离。如果选择随相机移动的剖切面，先设置切面的初始位置，控制切割面的α，β角度以及剖切面离相机的初始距离；

所述剖切面的参数设置包括α、β角度以及深度控制参数c的设置，参数α、β、c在不同的剖切面下，所代表的含义是不同的。在自定义的剖切面下：α代表剖面的方位角，β为剖面的高度角，即剖面与水平面的夹角，c为剖面与模型中心的距离。随相机移动的剖切面：α为剖切面绕相机右方向的旋转角，β为剖切面绕相机上方向的旋转角，c为剖切面中心与相加的距离。

所述模型填充部分的绘制包括以下步骤：

(4-1)开启模板；

(4-2)进行正面绘制，对所有待切割模型的正面进行绘制，在进行正面绘制时，将所有正面部分的像素加1；

(4-3)进行反面绘制：对所有待切割模型的反面进行绘制，在进行反面绘制时，将所有反面部分的像素减1，正面反面都绘制好后，反面与正面重叠的部分的像素经过加一减一后还是原来的0，等于没有绘制，没有重叠的部分，即裁剪面的像素都减一，结果是-1；

(4-4)应用模板去绘制切面，首先在切面的位置上构建一个大于切面大小的平面，然后利用各个模型侧面的材质去绘制这个平面，在绘制的时候，由于模板检测功能已经开启，让像素为0的地方不进行绘制，不为0的地方进行绘制，即只有整个切面用模型的侧面材质进行了绘制。

所述在剖切的过程中，对于剖切面会实时的进行模型填充操作包括：