[发明专利]一种基于纹理映射的电磁环境体数据可视化方法

摘要

本发明提供了一种基于纹理映射的电磁环境体数据可视化方法，以真实地理经纬度坐标确定电磁环境数据场的空间覆盖范围，利用采集系统的实验数据或电磁波物理传播模型计算得到的电磁仿真数据作为原始数据，通过数据插值计算和颜色映射，按照平行地表方向自下至上生成多层精细纹理，以顶点坐标和顶点索引方式将纹理映射至空间对应位置，最后进行Alpha融合设置透明效果，最终以快速、高效、直观的方式展示电磁环境体数据，反映其内部及整体的数据分布。

主权项

1.一种基于纹理映射的电磁环境体数据可视化方法，其特征在于步骤如下：步骤1：获取和载入原始电磁环境体数据：将采集系统的实验数据或电磁波物理传播模型计算得到的电磁仿真数据作为原始电磁环境体数据，原始电磁环境体数据包括地理空间标定信息和含有相对坐标信息的离散电磁场强度数据(x_p,y_p,z_p,E)，将(x_p,y_p,z_p,E)按照层数、行数和列数的格式存储为Data[NLEVEL][NLON][NLAT]；其中NLEVEL为层数索引，NLON为行数索引，NLAT为列数索引；步骤2：坐标系转换和统一：根据地理空间标定信息，将电磁环境体数据中相对坐标信息(x_p,y_p)对应转换为地理空间覆盖范围中的经纬度坐标，再将其转换为将地球表面铺平的平面坐标，再向平面坐标中添加地理空间标定信息中的高程数据Z，转化至地球物理坐标系(x,y,z)，再设置渲染绘制时的基准点，建立渲染坐标系，计算各点在渲染坐标系中的相对位置，完成从经纬度坐标到渲染坐标的转换和统一；经纬度转化为地面平面坐标系：X＝(longitude+180)*QuiKuandu/360Y＝(latitude+90)*QiuGaodu/180其中，longitude为经度，latitude为纬度，QiuKuandu为地球赤道长度，QiuGaodu为二分之一赤道长度，(X,Y)为平面坐标系坐标；地面平面坐标系转化为地球物理坐标系：x＝cos(AngY)*(QiuRad+Y)*cos(AngX)y＝cos(AngY)*(QiuRad+Y)*sin(AngX)z＝(QiuRad+Z)*sin(AngY)AngX＝(‑180+X/QiuKuandu*360)*π/180AngY＝(‑90+Y/QiuGaodu*180)*π/180其中QiuRad为地球半径，(x,y,z)为转换后的地球物理坐标系坐标；Z为地理标定信息中的高程数据；步骤3：设置纹理贴图大小及纹理层数：根据数据层数索引NLEVEL的大小设置对应的纹理层数，采用水平堆叠平面纹理的方式表示原始电磁环境体数据；根据需求设置纹理贴图的大小Texturewidth*TextureHeight，Texturewidth为贴图宽度，TextureHeight为贴图高度；步骤4：逐层处理，生成纹理对象：为每层纹理创建DIB设备无关位图文件，遍历设定每个像素点，对每个像素点进行步骤5；步骤5：数据插值和颜色映射：根据像素点位置，载入相邻4个原始数据点，插值计算各像素点处的电磁场强度；设置传递函数，剔除无需可视化点，将物理属性映射为颜色属性，赋予各点(R.G.B)颜色值和纹理坐标(u.v)；所述的插值计算具体为：设原始体数据Data[NLEVEL][NLON][NLAT]有NLEVEL层，每层的数据是大小是NLON*NLAT，设置每层的纹理的大小为TextureWidth*TextureHeight；求纹理像素点第i,k个索引点处场强值；(1)计算像素点位置到数据点位置的相对距离：intcol＝INT[i*NLON/TextureWidth]，floatcol＝i*NLON/TextureWidthintcow＝INT[k*NLAT/TextureHeight]，floatcow＝k*NLAT/TextureHeight取小数部分dfi和dfj:dfi＝floatcol‑intcol，dfj＝floatcow‑intcow(2)获取该像素点附近的数据值v1＝Data[level][intcol][intcow]，v2＝Data[level][intcol+1][intcow]v3＝Data[level][intcol+1][intcow+1]，v4＝Data[level][intcol][intcow+1]其中Data为原始电磁环境体数据，level为当前纹理层数，v1、v2、v3、v4为该像素点附近4个数据点的数据值；(3)计算距离权值因子dis1＝[1/sqrt(dfi*dfi+dfj*dfj)]²dis2＝[1/sqrt(dfi*dfi+(1‑dfj)*(1‑dfj))]²dis3＝[1/sqrt((1‑dfi)*(1‑dfi)+(1‑dfj)*(1‑dfj))]²dis4＝[1/sqrt((1‑dfi)*(1‑dfi)+dfj*dfj)]²disAll＝dis1+dis2+dis3+dis4(4)加权插值Datafinal＝v1*dis1/disAll+v2*dis2/disAll+v3*dis3/disAll+v4*dis4/disAll边界处仅使用两点插值；步骤6：重复步骤4～5，生成所有共NLEVEL层的纹理对象并存储在纹理缓存中；步骤7：纹理映射及Alpha融合：将纹理缓存中的纹理数据按照其纹理坐标映射至空间对应位置坐标；设置各层融合方式，进行渲染，得到自下而上各层数据融合后的半透明效果。