[发明专利]三维虚拟现实系统与地理信息系统的无缝可视化方法

摘要

本发明涉及一种三维虚拟现实系统与地理信息系统的无缝可视化方法。在预处理阶段，对三维地理信息系统中的三维模型进行处理并生成地图学规范表示的二维地图符号。在三维地理场景的实时可视化阶段，在摄像机由近至远漫游和观察的过程中，采用层次选择技术使三维模型产生多分辨率层次细节由精细到粗糙直至最粗糙层的切换过渡；随着摄像机与三维模型的距离进一步拉大并到达一定程度时，通过Morph技术使三维模型无缝过渡到公告牌，并最终无缝过渡到预先生成的二维地图符号；摄像机由远至近的可视化过程与上述由近至远的切换过渡过程相反。本发明能够形成无缝过渡的可视化融合结果，满足用户对于地理信息多维度多形态的综合感知和认知。

主权项

一种三维虚拟现实系统与地理信息系统的无缝可视化方法，其步骤包括：1)在预处理阶段，对三维地理信息系统中的各种三维模型采用模型简化技术构建静态层次多分辨率模型，或者不经过预处理阶段，而直接在后续的步骤中采用动态层次多分辨率建模技术；然后以某个满足视觉特征的层次细节的模型作为该层次多分辨率模型的最粗糙层，并以此层模型为基础自动生成地图学规范表示的二维地图符号；具体地，以三维模型中的三角形或者多边形面片为最小操作单位，从三维模型自动生成相应的符合地图学规范二维地图符号，包括以下步骤：a)根据由三角形或者多边形网格和纹理贴图表示的三维模型提取可视化所需要的基础属性信息；b)对三维模型中多个网格表示的部件进行合并，将三维模型中所有分散的顶点集合和三角形或者多边形面片信息集合合并到顶点和面片两大集合中；c)选取三维模型特征最显著表面对三维模型进行扁平化然后投影；d)生成三维模型可见面的深度图；e)计算可见三角形或者多边形面片的邻接关系并分片，将法向量相同或者相近且邻接的多个三角形或者多边形面片划分为Patch；f)计算Patch之间的邻接关系；g)根据Patch的位置及邻接关系对Patch进行取舍和染色，生成三维模型对应的二维地图符号；2)在由大量三维建筑模型及其群落以及其他地表模型及其群落组成的三维地理场景的实时可视化阶段，在摄像机由近至远漫游和观察的过程中，首先采用层次选择技术使得三维地理场景中的三维模型依据摄像机距离远近的变化而产生多分辨率模型的层次细节由精细到粗糙直至最粗糙层的切换过渡；随着摄像机与三维模型的距离进一步拉大并到达一定程度时，通过Morph技术使三维地理场景的三维模型无缝过渡到公告牌，并最终无缝平滑过渡到步骤1)中预先生成的二维地图符号，公告牌和二维地图符号在可视化过程中始终正面向摄像机；3)摄像机由远至近漫游三维地理场景时的可视化过程与上述摄像机由近至远的变化过程相反。