[发明专利]一种动态红外海面生成方法及软件系统和产品

说明书

本发明涉及一种基于法线图和动态纹理坐标控制的动态红外海面生成方法，其特殊之处在于，基于海面纹理坐标动态控制的着色器算法实现海面的动态红外视景。本发明提出了一种基于法线图和动态纹理坐标控制的动态红外海面生成算法，通过对双重纹理坐标的动态控制实现了海面红外视景的动态仿真。采用该方法生成的海面红外视景效果比较逼真，帧率可达60Frame/s左右，满足实时仿真工程要求。

技术领域

本发明涉及一种动态红外海面生成方法及软件系统和产品，属于虚拟现实技术领域。

背景技术

传统的红海建模，是基于三角形的几何建模，这种方式的红海建模存在生成方法系统开销较大的问题。

利用软件系统进行建模，由于海洋的面积广大，影响海水温度的环境因素过于复杂，在工程计算时，一般直接采用经验值设置海水的温度，而不对其温度进行理论求解。另外，虽然海面作为目标背景计算其辐射时，往往可以作为漫射体处理，但以海洋为目标进行仿真时则需要考虑其镜面反射效应，而不能完全将其作为漫射体。由于海面具有波浪起伏的特性，海面红外视景仿真的动态性、逼真度与系统开销间的矛盾是工程中较难解决的问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种基于法线图和动态纹理坐标控制的动态红外海面生成方法及软件系统和产品。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于法线图和动态纹理坐标控制的动态红外海面生成方法，其特征在于，基于海面纹理坐标动态控制的着色器算法实现海面的动态红外视景；

海面纹理坐标动态控制的着色器算法的具体过程是：在顶点着色器的一次访问中，根据一个每帧更新的坐标控制变量，同时更新计算两组不同的纹理坐标(st坐标)，两组不同的纹理坐标的效果是，形成X平面和Y平面随时间的相对运动变化。

根据这两组纹理坐标，将法线图直接作为海面纹理每帧进行渲染，海面将产生向两个方向持续的相对运动效果；将这两组纹理坐标作为易变变量(Varying)传给片元着色器，在片元着色器中，根据这两组纹理坐标分别采样法线图的像素，并进行混叠计算；

经过混叠计算获得的最终结果即为海面像素的法线向量；且得到的像素法线向量将是动态变化的；

最终根据像素的法线向量计算像素的红外辐射特性以及辐亮度，进而得到动态变化的像素灰度值。

在上述技术方案的基础上，本发明为了达到使用的方便以及装备的稳定性，还可以对上述的技术方案作出如下的改进：

进一步，所述的顶点着色器中增加太阳的辐射向量，在空间坐标系下定义太阳的辐射向量(LightPos)，并将其作为一致变量(Uniform)传递给顶点着色器；由于法线图的法线向量是在其切线空间中定义，我们在顶点着色器中将太阳辐射向量转换为切线空间向量后传给片元着色器，并在片元着色器中计算太阳反射；

视点向量同样被转换为切线空间向量后给片元着色器；

在片元着色器中计算太阳反射与视线的夹角，当夹角小于1/2视场角时，认为太阳反射进入视场，进而实现海面“光斑”视景的动态渲染，在海面上模拟光斑效果，该模拟采用通用的海面光斑实现方法就可以实现，即通过海面的面元进行动态渲染实现光斑。

进一步，需要注意的是，由于真实法向量元素的取值范围是[-1,1]，而法线图像素值(RGB方式存储)的范围是[0,1]，因此，在采样时必须进行数值转换，关系为，

norsample_i＝2x_i-1,i＝0,1,2，

其中，x是法线图像素的RGB值，norsample为转换后的法线向量元素值。采用基于法线图和动态纹理坐标控制的动态红外海面生成方法，实现大面积海面红外视景中的海面调度策略；