[发明专利]一种采用ID像素图的三维对象快速选取方法

说明书

本发明提供了一种采用ID像素图的三维对象快速选取方法，包括：根据三维图形输出窗口大小创建离屏渲染帧缓冲对象；创建三个渲染缓冲区，将三个渲染缓冲区与离屏渲染帧缓冲对象绑定；在片元着色器中把对象最终的颜色输出到0号颜色缓冲区，把对象的ID输出到1号颜色缓冲区；在每帧渲染前，绑定当前渲染帧缓冲为创建的离屏渲染帧缓冲对象；执行三维场景渲染；绑定当前渲染帧缓冲为窗口系统帧缓冲，绑定当前读取帧缓冲为离屏渲染帧缓冲对象；采用帧缓冲数据复制函数，将离屏渲染画面的0号颜色缓冲区的内容，复制到当前窗口系统的帧缓冲中；采用帧缓冲数据读取函数，将1号颜色缓冲区的内容拷贝到内存中，作为对象ID图像。

技术领域

本发明涉及三维计算机图形学业领域，具体涉及三维可视化信息领域，尤其是一种采用ID像素图的三维对象快速选取方法。

背景技术

三维可视化系统中，三维场景中对象的交互选择是必不可少的一个功能。现有的三维对象选择手段一般是通过相交测试来完成。假设三维场景没有复杂的组织结构，只是一个个的三维对象组成，那么三维对象选取的基本流程如下：

(1)根据屏幕点击位置进行反投影计算，得出在三维视景体近裁剪面和远裁剪面的两个点，以这两点构成的相交测试用线段；

(2)将相交测试线段与整个三维场景中每一个三维对象执行如下操作：

a.和该三维对象的包围球进行相交测试计算；

b.如果没有相交点，说明和该三维对象不相交，那么就转到下一个三维对象执行a步骤；

c.如果有相交点，则把该三维对象中的所有三角形均和相交测试线段进行相交测试计算，如果有相交点，则把相交点和对象指针或对象ID存入相交结果列表；如果没有相交点，则转到下一个三维对象执行a步骤；

(3)使用相交结果列表。

从上述流程可以看出，三维相交测试基本上是粗粒度的包围体测试加精细的三角形测试。

在很多应用场景下，可以通过空间逐级分割、逐级组织的方法来优化三维场景组织，以加速相交测试流程，那么计算量是可以接受的。另外，这种方法有两个很明显的优点：首先它通过精确的相交测试，能够获取精确的相交点位；其次，当三维目标相互压盖时，相交测试技术能够得到所有的相交点位，从而能够得到用户点击位置处所有的目标。

但是，相交测试技术难以胜任大批量移动对象的快速选取场景：即三维场景中的三维对象数量特别大(超过1万)时，而且大多数三维对象都是移动的，那么每一次相交测试的执行代价将是几万次相交计算(假设每一个三维对象平均含有几千个三角形)，导致很明显的操作延迟，非常影响使用体验。

还有一种典型使用场景，就是不需要了解具体的点选位置，也不需要获取所有选取对象，仅仅需要实时选取对象。比如要求用户移动鼠标时，鼠标滑过的目标能够实时自动高亮显示。这则需要在毫秒级的定期间隔内，不停地进行相交测试，相交测试技术无法满足这个要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种采用ID像素图的三维对象快速选取方法，使得在很多使用场景下，不需要获取用户选取的精确位置，也不需要获取选取处的所有对象(很多对象被最上层的对象遮挡掉了)，只需要实时地获取选取位置处的三维对象。

根据本发明，提供了一种采用ID像素图的三维对象快速选取方法，包括：

第一步骤：根据三维图形输出窗口大小创建离屏渲染帧缓冲对象；

第二步骤：创建三个渲染缓冲区：深度与模板缓冲区、0号颜色缓冲区、1号颜色缓冲区；并将三个渲染缓冲区与离屏渲染帧缓冲对象绑定；

第三步骤：在片元着色器中把对象最终的颜色输出到0号颜色缓冲区，把对象的ID输出到1号颜色缓冲区；