[发明专利]基于纹理投影方法的海上溢油可视化及交互方法

权利要求书

1.基于纹理投影方法的海上溢油可视化及交互方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、基于海上溢油数学模型生成海面溢油多边形

海上溢油数学模型如下式所示：

其中：运动粘滞系数Δ＝(ρ_w-ρ₀)/ρ_w，净表面张力σ＝δ_wa-δ_ao-δ_ow，r₁(t)、r₂(t)、r₃(t)分别为三个阶段的扩展直径；K₁、K₂、K₃分别为三个阶段的经验系数，取K₁＝1.14，K₂＝0.98～1.5，K₃＝0.13～2.3；g为重力加速度；V为溢油体积；t为时间；ρ_o和ρ_w分别为油和海水的密度；δ_wa、δ_ao、δ_ow分别为水和空气间、油和空气间、油和水间的界面张力；ν为油的粘度；所述的三个阶段为重力和惯性力作用阶段、重力和粘性力作用阶段及表面张力和粘性力作用阶段，重力和惯性力作用阶段与重力和粘性力作用阶段之间的临界时间t₁、重力和粘性力作用阶段与表面张力和粘性力作用阶段之间的临界时间t₂如下式所示：

B、基于投影变换进行溢油多边形的投影变换

把摄像机作为一个投影源，位于场景的某处，就像OpenGL中定义一个摄像机一样，摄像机投影坐标系的中心点位于投影源所在的位置，视图矩阵M_view将坐标转化到投影坐标系，透视投影矩阵M_proj将视景体转换为投影方向上长宽分别为2个单位大小的视景体，其中心点位于投影坐标系的原点；该投影变换过程用下式表示：

M_world＝P·M_proj·M_view (3)

式中：M_world为需要计算的世界坐标系下的纹理坐标；P为局部坐标系下纹理坐标；M_proj为投影矩阵；M_view为视矩阵；该投影变换过程将世界坐标系中溢油多边形转换到投影机坐标系下，从而实现投影变换；

C、基于纹理烘焙方法进行溢油多边形纹理生成并基于着色器进行片元融合

根据海上溢油数学模型计算溢油多边形各顶点坐标，并将计算后的溢油多边形进行纹理烘培，生成溢油多边形的纹理，将该纹理进行投影变换得到世界坐标系下投影变换后的纹理坐标，在片元着色器中进行融合，最后输出渲染效果：

T_out＝αT_bk+(1﹣α)T_oil (4)

式中α为背景所占的比重；T_bk、T_oil和T_out分别为海面像素值、油膜纹理像素值和输出结果的像素颜色值；所述的输出结果包括背景颜色、前景颜色、最终融合后的颜色；

D、根据Vatti多边形裁剪方法进行多边形交互；为了实现海面溢油与溢油应急设备的交互效果，采用基于Vatti多边形裁剪技术的交互方式；通过采用溢油应急设备轮廓构建裁剪包围盒即裁剪多边形，通过将该包围盒与海面溢油多边形即被裁剪多边形进行裁剪，实现海面溢油的动态交互效果。