[发明专利]在虚拟环境多因素影响下生成逼真光照效果的方法

摘要

在虚拟环境多因素影响下生成逼真光照效果的方法包括收集整合真实的气象、地理、水文等数据，合成虚拟自然环境，用树形结构存储的地形细节层次表示合成自然环境的地形块和其相应的层次细节、匹配特征采样点并计算过渡集合模型，对虚拟环境中的集合对象进行局部三维变形，平滑过渡地形模型中相邻的层次细节间的切换，对气象模型涉及的气象因素排序，实时估算某一离散时间段气象因素的动态变化，把天空分成球形层次，描绘合成自然环境中不同大气状况下的环境光变化并生成近地层的环境光照效果，定义合成自然环境中的光照层次并进行光照层次间的切换，生成合成自然环境的烟尘，几何计算生成视景步骤。有节约系统资源，减少计算开销和高逼真性等特点。

主权项

1.在虚拟环境多因素影响下生成逼真光照效果的方法，其特征在于该方法包括下述步骤：(1)收集整合真实的气象、地理、水文数据，合成包括地形模型、气象模型和水文模型的虚拟自然环境；(2)用四叉树结构存储的地形细节层次表示合成自然环境中分块存储的地形块和其相应的层次细节、匹配特征采样点并计算过渡集合模型，对虚拟环境中的几何对象进行局部三维变形，采用以下步骤平滑过渡地形模型中相邻的层次细节间的切换：(2.1)在需平滑的细节层次块中均匀地采样网格区域，并通过网格区域的采样点来建立需平滑细节层次块对应区域之间的对应关系；(2.2)通过移动、添加或删除网格顶点来编辑网格，以建立采样点的匹配；(2.3)通过逆调和映射，建立这一对区域的采样点匹配；(2.4)将需平滑的细节层次块作局部的变形；(3)对气象模型涉及的气象因素排序，实时估算某一离散时间段气象因素的动态变化；(4)把天空分成球形层次，描绘合成自然环境中不同大气状况下的环境光变化，并生成环境光照效果；(5)定义合成自然环境中的光照层次，进行光照层次间的切换，并在合成自然环境中采用四叉树管理光照影响范围内的动态几何对象，其中：所述的定义光源的光照层次是指：光源不在视点的有效观察范围以内时，光源本身不发亮，也不对合成自然环境的任何对象物体产生光照效果，采用无光层次，当光源距视点远时，只有光源本身为可见的亮点，但无法在合成自然环境中观察到光源对其周围对象物体的光照效果，采用点光层次，当光源距视点近时，根据精度要求和光照对象的特点，采用其中一种局部光层次；所述的光照层次间的切换由与几何对象在屏幕上的成像比例有关的临界参数和与光照作用产生的亮度有关的临界参数控制；所述的光照层次切换包括下述步骤：(5.1)计算与几何对象在屏幕上的成像比例有关的临界参数和与光照作用产生的亮度有关的临界参数；(5.2)根据临界参数的取值进行光照层次的升高或降低；(6)生成合成自然环境的烟尘，该烟尘是包括烟尘释放和合并的高斯型近似烟尘，其中：所述的烟尘释放包括以下步骤：(6.1)计算某一燃烧源释放的相邻烟尘间的相似度，根据相似性的强弱将释放烟尘的持续时间周期划分为若干个较小的时间间隔，将密度相似且时间相近的烟尘放在同一时间间隔中；(6.2)沿着烟尘移动的方向，一方面延长某一时间间隔中释放的烟尘的表示时间，另一方面，根据环境因素的影响，限制某一时间间隔中的环境因素波动值超出用户设定初始值的近似烟尘的表示时间；(6.3)均衡相互制约步骤(6.2)的两个方面，求出两个方面时间间隔的平均值为合理时间间隔；所述的烟尘合并包括以下步骤：(6.4)基于存储烟尘位置和尺寸的四叉树或者八叉树，查找匹配可能进行合并的烟尘对；(6.5)当单位空间的烟尘数超过系统给定的上限时，进行该范围内的烟尘合并，产生新的近似烟尘，并使烟尘合并的误差总和不超过系统给定的误差总和上限；(6.6)当两个相似烟尘的合并误差不大于系统给定的上限时，用合并产生的新近似烟尘替代原来的两个烟尘；(7)几何计算生成视景。