[发明专利]一种基于GPU的大规模地形实时绘制方法

权利要求书

1.一种基于GPU的大规模地形实时绘制方法，生成地形模型顶点，通过底层的接口语言将顶点从CPU端送到带有着色器的图形专用处理器GPU的处理管线中；采用地形多细节层次LOD技术绘制地形网格，其中选定所述LOD技术中的地形绘制GeometryClipmap算法作为地形绘制的基础，并需要对地球影像纹理进行处理，其特征在于：

S1：获取地球区域上的不同分辨率的纹理图像；

S2：将所述纹理图像按小块区域一块块地将所需的纹理信息截图保留；

S3：将所述小块区域的纹理信息拼接成一张纹理图；

S4：将所述纹理图分成大小一致的不同等级的小图像，包括高精度图像和与所述高精度图像对应的低精度图像；

S5：重新设定精度来获取低精度图像，将高精度图像和低精度图像进行对应处理，得到所有需要的地形纹理数据；

S6：将所述地形纹理数据加载到GPU；

在步骤S5中，高精度图像和低精度图像进行对应处理流程如下：

(1)对高精度图像进行剪裁，使得长宽分辨率均相等，且均为2的幂次；

(2)将剪裁好的图像切分为小图片并将其保存；

(3)切分完成之后，再对剪裁好的图像进行降分辨率处理，以形成下一步处理的目标图；

(4)所述目标图再进行第(2)(3)步操作，使得所述目标图分辨率达到要求的水准，且保留最后一次降分辨率后未切分的图像；

(5)统一高精度图像与低精度图像的纹理分辨率；

(6)对低精度图像进行剪裁，使其长宽相等，且均为2的幂次；

(7)对高精度图像和低精度图像进行羽化融合；

(8)将羽化融合后的图像进行操作第(2)(3)(4)步骤，便可以处理出所有需要的地形纹理数据；

在地球影像纹理处理完成之后，建立一个物理地球模型来确保纹理能够正确地贴到对应的位置上去，借助地心坐标系WGS84与所述GeometryClipmap算法的二者统一，使其正确地显示地球纹理图像，具体流程如下：

(1)获取当前视点的准确经纬度位置及其世界坐标系下的位置P₀(x，y，z)；利用以下公式计算出P₀点的地心坐标系位置为(x₀，y₀，z₀)：

公式中，a代表地球长半轴，b代表地球短半轴，θ为纬度，为经度，h为当前位置海拔高度；

(2)以视点为中心绘制GeometryClipmap网格，并确定GeometryClipmap网格中各点的纹理坐标；

(3)根据当前视点的经纬度位置，计算出GeometryClipmap网格上各点的形变后的世界坐标；

(4)根据视点的经纬度坐标，选择出适当的纹理，贴到对应所述网格上去，完成地形的绘制工作。

2.根据权利要求1所述的基于GPU的大规模地形实时绘制方法，其特征在于，所述GeometryClipmap算法构建多层金字塔形式的三角形网格，将单层的GeometryClipmap网格分成19部分，其中：

第1-16部分均为16个规则的四边形网格，16个网格绕所述Geometry Clipmap网格的围成一圈；

第17部分为L形区域，所述L形区域贴在16个网格围成一圈的内层里，所述L形区域存在四种不同的方式贴在所述内层里，需要实时变化；

第18部分为中心网格区域，所述中心网格区域的长和宽为整个Geometry Clipmap网格长宽的一半；在所述GeometryClipmap算法中只有最内层的GeometryClipmap网格被渲染，非最内层网格的中心网格区域由下一层GeometryClipmap网格代替，将GeometryClipmap网格每个边的顶点数均设定为2ⁿ-1；

第19部分为包围整个GeometryClipmap网格的退化三角形，消除内外两层GeometryClipmap网格顶点无法一一对应而产生裂缝的现象。

3.根据权利要求2所述的基于GPU的大规模地形实时绘制方法，其特征在于，使用Triangle-strip的方法加快所述三角形网格的绘制速度。