申请/专利权人：武汉大学

申请日：2021-12-23

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN114332337B

主分类号：G06T15/60

分类号：G06T15/60;G06T15/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2022.04.29#实质审查的生效;2022.04.12#公开

摘要：本发明提供一种顾及积云密度的阴影分析与三维可视化方法，基于GPU实现三次场景深度渲染，根据场景深度值计算光线穿透云团的起点和终点，进而在以该起点和终点构建的连续线段上，计算光线穿透云团需要经过的云体素和累计积云密度值，最终通过构建累计积云密度值与阴影颜色之间的关系，实现三维地理场景中积云在地表形成的阴影区域的可视化渲染。本发明可以结合太阳光照条件和云密度参数，在三维地理场景中实现阴影分析，通过计算云团厚度对太阳光线的削弱程度，从而展示了被云遮挡的地表区域内的具有不同明暗度的真实阴影情况。

主权项：1.一种顾及积云密度的阴影分析与三维可视化方法，其特征在于，包括以下过程：初始化绘制环境，使用OpenGL创建4个FBO，分别为FBO1、FBO2、FBO3、FBO4，创建二维纹理对象texture1、texture2、texture3用于存储GPU中的计算结果，创建二维纹理对象texture4存储三维积云模型每个体素存储的密度值，初始化视点、光源在WGS84坐标系中的位置，初始化主相机camera位置；步骤a1，设当前时刻为t，计算t时刻的太阳位置，记为Psunxsun,ysun,zsun；将太阳光设置为平行光线，标准化的光线方向记为在三维场景中构建以太阳位置Psun为原点，光线方向为观察方向的光源坐标系；步骤a2，在Psun处对三维积云模型进行深度渲染，得到距离光源最近的场景深度，存储在texture1中；步骤a3，在Psun处对三维积云模型的包围盒进行深度渲染，得到离光源最远的深度值，结果存储在texture2中；步骤a4，获取主相机camera的位置和视口方向，在主相机的camera位置处对整个三维场景进行深度渲染，得到三维场景实际的场景深度值，结果存储在texture3；步骤a5，获取存储了基于体素的三维积云模型的体素密度值的二维纹理图texture4，绑定到FBO4中；完成上述操作后，在GPU渲染管线中进行进一步的阴影分析操作；步骤b1，将二维纹理对象texture1、texture2、texture3、texture4传入GPU的片段着色器；步骤b2，分别对texture1、texture2、texture3进行采样，得到采样点纹理坐标和对应的深度值，分别记为ANPCu,v,zA、BNPCu,v,zB、CNPCu,v,d，u、v为采样点纹理坐标，zA、zB、d为深度值；步骤b3，判断采样点ANPC和CNPC的深度值，若zA≥d，该采样点不在被云团遮挡的阴影区域中，跳转至步骤b2获取下一采样点进行深度判断；若zAd，该采样点在阴影中，进入步骤b4；步骤b4，根据ANPC和BNPC的纹理坐标和深度值通过矩阵变换分别计算ANPC、BNPC的世界坐标，记为AworldxA,yA、BworldxB,yB，在以Aworld为起始点，Bworld为终点的光线上，沿光线方向逐步判断与光线碰撞的体素，采样texture4得到体素对应的密度值ρ，对密度值进行累加得到累积云密度值totalρ；步骤b5，在对所有采样点完成上述步骤后，在GPU的着色渲染管线中遍历所有totalρ，通过比较得到totalρ的最大值，记为totalρmax，根据构建阴影颜色的分量c与云密度的关系，在GPU着色渲染管线中对阴影区域的颜色的r、g、b、a分别赋值，将颜色从GPU中输出，实现在三维地理场景中可视化顾及云密度的阴影分析结果。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 武汉大学 一种顾及积云密度的阴影分析与三维可视化方法

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