[发明专利]一种用于WEB端三维地球信息可视化的立体裁剪方法

说明书

本发明公开了一种用于WEB端三维地球信息可视化的立体裁剪方法，该方法是首先在三维地球信息模型上选择范围构建凸的几何形体作为裁剪体，并通过在两个帧缓冲区中分别按照一定的渲染状态渲染裁剪体，获得裁剪体的深度信息。然后在默认窗口中渲染三维地球信息模型并利用裁剪体的深度信息对三维地球信息模型进行裁剪，并再次渲染裁剪体形成裁剪面。最后利用模型信息和裁剪体的深度信息创造子模型，并渲染裁剪体形成子模型的裁剪面。

技术领域

本发明涉及计算机图形学、WebGL、Cesium三维地图框架等领域，其目的是在WEB端绘制出三维地球信息的基础上，丰富可视化效果，提出一种适用于任意凸多面体裁剪的立体裁剪技术。具体涉及凸多面体深度纹理的生成方法、利用深度纹理的裁剪方法和裁剪后的可视化方法。

背景技术

WebGL是一个跨平台的网络标准，是基于OpenGL ES的三维绘图协议。这种绘图技术标准允许把JavaScript和OpenGL ES 2.0结合在一起，通过增加OpenGL ES 2.0的一个JavaScript绑定，WebGL可以为HTML5 Canvas提供硬件三维加速渲染，这样WEB开发人员就可以借助系统显卡来在浏览器里更流畅地展示三维场景和模型了，免去了开发网页专用渲染插件的麻烦。

Cesium是一款开源的基于JavaScript的三维地图框架。Cesium能够跨平台、跨浏览器支持绝大多数的浏览器和移动端浏览器，使用WebGL进行三维图形展示。Cesium支持以2D，2.5D，3D形式进行地理(地图)数据展示，如各种几何图形、高亮区域、三维模型和动态数据的可视化展示等。

帧缓冲区(FrameBuffer)提供了一个缓冲区的集合，用于将数据渲染到纹理对象。在指定一个帧缓冲区作为当前窗口时，可以将对象绘制到帧缓冲区中，而不是默认的绘制窗口，这样就允许我们处理帧缓冲区中的数据后再渲染到绘制窗口中，实现更多的绘制效果。在帧缓冲区可以绑定深度纹理对象，记录绘制对象的深度信息。

着色器编程是WebGL提供的一种图形渲染方式，它允许我们定义如何处理绘制的每一个顶点(顶点着色器)，以及如何处理绘制到屏幕上的每一个像素(片元着色器)。在片元着色器中，外部程序可以将某些信息通过uniform变量的形式传递到片元着色器程序中，所谓uniform变量是存在于片元着色器中的全局常量。通过着色器编程，程序开发者可以实现各种各样的渲染效果，如在片元着色器中利用discard关键字将某一个片源丢弃，不将其渲染到屏幕上。

在片元着色器处理完片元后，会进行模板测试。模板测试可以丢弃一些片元。模板测试基于模板缓冲，根据模板缓冲中的模板值和模板测试函数，可以决定保留或者丢弃一些片元。每一个片元在模板缓冲区中对应8比特位，每个比特位可以有0或者1两个值。通过模板测试的片源会进行深度测试，深度测试基于深度缓冲，用于防止被其他片源遮挡的片源绘制到前面。在进行深度测试时，基于某个深度测试函数，如果深度测试通过，深度缓冲区中的值被设置为新的深度值，否则丢弃该片元。

发明内容

本发明的目的在于实现一种用于WEB端三维地球信息可视化的立体裁剪方法。由于传统的立体裁剪方法不适用于不规则形体的裁剪，为了丰富三维地球信息可视化效果，本发明提出了一种适用于任意凸多面体的立体裁剪方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于WEB端三维地球信息可视化的立体裁剪方法，用于根据任意凸多边形的深度值，裁剪三维地球信息模型，并实现裁剪后的可视化效果，其体征包括以下步骤：

步骤A：输入位于地质模型表面的顶点坐标以及将要构建的凸多面体的形状；

步骤B：根据输入构建凸多面体或者圆柱、球、圆锥等几何形体；

步骤C：将裁剪体渲染在两个帧缓冲区中，在两个帧缓冲区中的深度纹理对象中分别记录裁剪体的背面深度值和正面深度值；