專利名稱：一種三維模型中模擬人物行走所見的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三維模型中模擬人物行走所見的方法。
背景技術(shù)：
相比于二維GIS(地理信息系統(tǒng))，三維GIS的空間信息的展示更為直觀。從人們懂得通過空間信息來認(rèn)識和改造世界開始，空間信息主要是以圖形化的形式存在的。然而，用二維的圖形界面展示空間信息是非常抽象的，只有專業(yè)的人士才懂得使用。相比二維GIS，三維GIS為空間信息的展示提供了更豐富、逼真的平臺(tái)，使人們將抽象難懂的空間信息可視化和直觀化，人們結(jié)合自己相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)就可以理解，從而做出準(zhǔn)確而快速的判斷。毫無疑問，三維GIS在可視化方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。雖然三維GIS的動(dòng)態(tài)交互可視化功能對計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)和計(jì)算機(jī)硬件也提出了特殊的要求，但是一些先進(jìn)的圖形卡、工作站以及 帶觸摸功能的投影設(shè)備的陸續(xù)問世，不僅完全可以滿足三維GIS對可視化的要求，還可以帶來意想不到的展示和體驗(yàn)效果。此外，三維GIS的多維度空間分析功能更加強(qiáng)大?？臻g信息的分析過程，往往是復(fù)雜、動(dòng)態(tài)和抽象的，在數(shù)量繁多、關(guān)系復(fù)雜的空間信息面前，二維GIS的空間分析功能常具有一定的局限性，如淹沒分析、地質(zhì)分析、日照分析、空間擴(kuò)散分析、通視性分析等高級空間分析功能，二維GIS是無法實(shí)現(xiàn)的。由于三維數(shù)據(jù)本身可以降維到二維，因此三維GIS自然也能包容二維GIS的空間分析功能。三維GIS強(qiáng)大的多維度空間分析功能，不僅是GIS空間分析功能的一次跨越，在更大程度上也充分體現(xiàn)了 GIS的特點(diǎn)和優(yōu)越性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種三維模型中模擬人物行走所見的方法，通過平面要素層的分塊劃分和幾何點(diǎn)面間的overlap操作，在三維地理信息系統(tǒng)中快速高效的模擬三維場景中的人物漫游過程。為了實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，所述方法包括以下步驟SI.準(zhǔn)備及獲取所需要顯示的三維模型的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)包括將構(gòu)造成的多層帶地理屬性的面要素層中的每層進(jìn)行分塊而形成的所有面要素文件；S2.接收程序調(diào)用的指令，根據(jù)程序?qū)嶋H需要設(shè)置人物的初始坐標(biāo)(X，y, z),以及初始與正北的朝向角度theta，并根據(jù)用戶機(jī)器硬件數(shù)據(jù)設(shè)置最大顯示半徑R ;S3.以任務(wù)當(dāng)前坐標(biāo)為中心，使用三維圖像引擎顯示半徑為R的人物可視的區(qū)域；S4.根據(jù)用戶輸入確定人物移動(dòng)中心點(diǎn)的坐標(biāo)；S5.回到步驟S3，否則結(jié)束；其中， 所述步驟S4進(jìn)一步包括S41.通過外部輸入設(shè)備接收用戶輸入信號；S42.根據(jù)所述輸入信號更改計(jì)算人物可能平面坐標(biāo)(xt+deltax, yt+deltay);S43.以(xt+deltax, yt+deltay, z)為中心搜索對應(yīng)的所述所有面要素文件；
S44.通過overlap方法逐層判斷中心坐標(biāo)(xt+deltax, yt+deltay, z)是否落在該層面要素上，一旦為是則停止判斷；S45.根據(jù)所在面要素的特性更改坐標(biāo)，將新坐標(biāo)(xt+deltax’，yt+deltay’，zt+deltaz’)存入人物當(dāng)前坐標(biāo)(xt，yt, zt)，所述面要素特性對于坐標(biāo)的影響需要根據(jù)程
序定義。所述步驟SI進(jìn)一步包括Sll.獲取所需要顯示的三維模型及三維圖形圖像顯示引擎；S12.獲取所需顯示地區(qū)的平面圖；S13.使用所述平面圖，根據(jù)程序?qū)嶋H需要構(gòu)建多層帶地理信息屬性的面要素層，并添加移動(dòng)特性字段；·S14.通過拓?fù)潋?yàn)證要素保證數(shù)據(jù)間無邏輯錯(cuò)誤；S15.將構(gòu)建成功的每層帶地理信息屬性的面要素層進(jìn)行分塊，以其層數(shù)與x、y坐標(biāo)范圍聯(lián)合作為各塊的文件名。在上述步驟S41中，所述外部輸入設(shè)備包括鼠標(biāo)、鍵盤或其它交互式設(shè)備。在上述步驟S42、S43中，所述deltax與deltay根據(jù)程序需要設(shè)定。在所述步驟S13中，所述根據(jù)程序?qū)嶋H需要構(gòu)建多層帶地理信息屬性的面要素層,并添加移動(dòng)特性字段包括將第一層構(gòu)建為阻礙視線層，特性字段為N_vw ;將第二層構(gòu)建為不可移動(dòng)層，特性字段SN_Mv;將第三層構(gòu)建為平面移動(dòng)層，特性字段為Prll_Mv;將第四層構(gòu)建為樓梯移動(dòng)層，特性字段為Vrtcl_Mv，所述樓梯移動(dòng)層的特性字段需要添加豎直移動(dòng)分量deltaz字段。本發(fā)明通過對平面要素層的分塊劃分以及幾何點(diǎn)面間的overlap操作，在三維地理信息系統(tǒng)中可快速高效地模擬三維場景中的人物漫游過程，對三維地理信息系統(tǒng)的開發(fā)具有重要的實(shí)踐意義。


圖I是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中在三維模型中模擬人物行走所見的方法流程圖；圖2是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中在三維模型中模擬人物行走所見的方法流程圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。圖I示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中在三維模型中模擬人物行走所見的方法流程。該流程包括數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和程序處理兩大部分。在步驟Sll中，獲取需要顯示的三維模型以及三維顯示引擎，對需要顯示的三維模型的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的處理。在步驟S12中，對初始狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置，包括設(shè)備的初始化及場景的初始化，例如，設(shè)置人物的初始坐標(biāo)，以及顯示的最大半徑R。
在步驟S13中，接收用戶輸入信息，并使三維模型和觀察狀態(tài)做相應(yīng)變換，主要的輸入設(shè)備是鍵盤，利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的圖形變換基礎(chǔ)，通過坐標(biāo)變換來實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、仰視、俯視、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)。在步驟S14中，計(jì)算新對象信息，根據(jù)當(dāng)前觀察的位置、角度等參量，根據(jù)場景組織本身的特性，提取出渲染的對象并重新計(jì)算獲得各對象的狀態(tài)，例如，在處理山地地形時(shí)，利用的是地形單元重復(fù)拼接的方法，當(dāng)視點(diǎn)變化時(shí)，把視點(diǎn)坐標(biāo)到世界坐標(biāo)原點(diǎn)的偏移坐標(biāo)(X，y)對地形單元的寬度求模，即可得出視點(diǎn)所在位置的地形狀態(tài)。在步驟S15中，進(jìn)行圖形渲染處理，將經(jīng)過處理最終生成的3D對象顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，采用的是與步驟S14中同樣的遠(yuǎn)原理，將被渲染位置的地形數(shù)據(jù)取出，然后貼圖處理就可以提交顯示了。當(dāng)視點(diǎn)變化時(shí)，距離視點(diǎn)不同距離的物體應(yīng)采用LOD自動(dòng)調(diào)整層次，實(shí)現(xiàn)圖形的高速渲染。
在步驟S15中，若選擇是，則進(jìn)入步驟S16回收系統(tǒng)資源，結(jié)束整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，否則系統(tǒng)回到步驟S13進(jìn)行交互處理，繼續(xù)運(yùn)行系統(tǒng)。圖2示出了本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中在三維模型中模擬人物行走所見的方法流程。在步驟S21中，獲取所需要顯示的三維模型，該三維模型可購買、由工程設(shè)計(jì)圖構(gòu)建或自己構(gòu)建等。在步驟S22中，購買三維圖形圖像顯示引擎，或自主開發(fā)三維圖形圖像顯示引擎。在步驟S23中，獲取所需顯示地區(qū)的平面圖。在步驟S24中，使用在步驟S23中獲取的平面圖，根據(jù)程序?qū)嶋H需要構(gòu)建多層帶地理信息屬性的面要素層，并添加移動(dòng)特性字段。例如，第一層為阻礙視線層，特性字段為N_vw ;第二層為不可移動(dòng)層，特性字段為N_Mv ;第三層為平面移動(dòng)層，特性字段為Prll_Mv ;第四層為樓梯移動(dòng)層特性字段為Vrtcl_Mv，樓梯移動(dòng)字段需要添加豎直移動(dòng)分量deltaz字段等。在步驟S25中，通過拓?fù)潋?yàn)證要素保證數(shù)據(jù)間無邏輯錯(cuò)誤，將構(gòu)建成功的每層帶地理信息屬性的面要素層進(jìn)行分塊，以其層數(shù)與X、I坐標(biāo)范圍聯(lián)合作為文件名，例如，X坐標(biāo)在30-50之間、y坐標(biāo)為20-40、y坐標(biāo)為_10_0的第一層文件命名為“30-50_20-40_-10-00Lyrl”。在步驟S26中，對程序進(jìn)行初始化。接收程序調(diào)用的指令，根據(jù)程序?qū)嶋H需要設(shè)置人物的初始坐標(biāo)(X，1，z),以及初始與正北的朝向角度theta，并根據(jù)用戶機(jī)器硬件數(shù)據(jù)設(shè)置最大顯示半徑R。在步驟S27中，以人物當(dāng)前坐標(biāo)(xt，yt, zt)為中心，使用三維圖像引擎顯示半徑為R的區(qū)域。在步驟S28中，通過輸入設(shè)備接收用戶輸入信號，若用戶選擇結(jié)束，則退出程序，系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)束。否則，根據(jù)根據(jù)輸入信號更改計(jì)算人物可能平面坐標(biāo)(xt+deltax，yt+deltay),其中,deltax 與 deltay 根據(jù)程序需要設(shè)定,再以(xt+deltax, yt+deltay, z)為中心搜索對應(yīng)的所有面要素文件。在步驟S29中，通過overlap方法逐層判斷中心坐標(biāo)是否落在該層面要素上，一旦為是則停止判斷。在步驟S210中，根據(jù)所在面要素的特性更改坐標(biāo)，將新坐標(biāo)(xt+deltax’，yt+deltay’, zt+deltaz’)存入人物當(dāng)前坐標(biāo)(xt,yt, zt),面要素特性對于坐標(biāo)影響需要根據(jù)程序定義，例如，特性字段為N_mv時(shí),deltax’ =deltay’ =deltaz’ =O ;特性字段為Vrtcl_Mv 時(shí)，deltax，=deltax, deltay’ =deltay, deltaz，為樓梯移動(dòng)層中的字段 deltaz。步驟S210完成后，程序回到步驟S27，以新坐標(biāo)為中心，使用三維圖像引擎顯示半徑為R的區(qū)域，直到在步驟S28收到結(jié)束顯示的相關(guān)指令。本發(fā)明所披露的方法，目前主要應(yīng)用于三維地理信息系統(tǒng)的開發(fā)中，但是可以預(yù)見的是，本發(fā)明的應(yīng)用范圍并不限于三維地理信息系統(tǒng)，還可應(yīng)用于其它模擬三維場景中的人物漫游過程的方法和系統(tǒng)中。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)?！?br> 權(quán)利要求
1.一種三維模型中模擬人物行走所見的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 51.準(zhǔn)備及獲取所需要顯示的三維模型的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)包括將構(gòu)造成的多層帶地理屬性的面要素層進(jìn)行分塊而形成的所有面要素文件； 52.接收程序調(diào)用的指令，根據(jù)程序?qū)嶋H需要設(shè)置人物的初始坐標(biāo)(X，y,z),以及初始與正北的朝向角度theta，井根據(jù)用戶機(jī)器硬件數(shù)據(jù)設(shè)置最大顯示半徑R ; 53.以任務(wù)當(dāng)前坐標(biāo)為中心，使用三維圖像引擎顯示半徑為R的人物可視的區(qū)域； 54.根據(jù)用戶輸入確定人物移動(dòng)中心點(diǎn)的坐標(biāo)； 55.回到步驟S3，否則結(jié)束；其中， 所述步驟S4進(jìn)ー步包括 541.通過外部輸入設(shè)備接收用戶輸入信號； 542.根據(jù)所述輸入信號更改計(jì)算人物可能平面坐標(biāo)(xt+deltax,yt+deltay); 543.以(xt+deltax,yt+deltay, z)為中心搜索對應(yīng)的所述所有面要素文件； 544.通過overlap方法逐層判斷中心坐標(biāo)(xt+deltax,yt+deltay, z)是否落在該層面要素上，一旦為是則停止判斷； 545.根據(jù)所在面要素的特性更改坐標(biāo)，將新坐標(biāo)(xt+deltax’,yt+deltay’,zt+deltaz’)存入人物當(dāng)前坐標(biāo)(xt，yt, zt)，所述面要素特性對于坐標(biāo)的影響需要根據(jù)程序定義。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟SI進(jìn)ー步包括 511.獲取所需要顯示的三維模型及三維圖形圖像顯示引擎； 512.獲取所需顯示地區(qū)的平面圖； 513.使用所述平面圖，根據(jù)程序?qū)嶋H需要構(gòu)建多層帶地理信息屬性的面要素層，并添加移動(dòng)特性字段； 514.通過拓?fù)潋?yàn)證要素保證數(shù)據(jù)間無邏輯錯(cuò)誤； 515.將構(gòu)建成功的每層帶地理信息屬性的面要素層進(jìn)行分塊，以其層數(shù)與x、y坐標(biāo)范圍聯(lián)合作為各塊的文件名。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟S41中的外部輸入設(shè)備包括鼠標(biāo)、鍵盤或其它交互式設(shè)備。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在干，所述deltax與deltay根據(jù)程序需要設(shè)定。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟S13中據(jù)程序?qū)嶋H需要構(gòu)建多層帶地理信息屬性的面要素層，并添加移動(dòng)特性字段包括 將第一層構(gòu)建為阻礙視線層，特性字段為N_vw ;將第二層構(gòu)建為不可移動(dòng)層，特性字段、N_Mv;將第三層構(gòu)建為平面移動(dòng)層，特性字段為Prll_Mv;將第四層構(gòu)建為樓梯移動(dòng)層，特性字段為Vrtcl_Mv，所述樓梯移動(dòng)層的特性字段需要添加豎直移動(dòng)分量deltaz字段。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三維模型中模擬人物行走所見的方法，所述方法包括以下步驟S1.準(zhǔn)備及獲取所需要顯示的三維模型的數(shù)據(jù)；S2.接收程序調(diào)用的指令，根據(jù)程序?qū)嶋H需要設(shè)置人物的初始坐標(biāo)(x，y，z)，以及初始與正北的朝向角度theta，并根據(jù)用戶機(jī)器硬件數(shù)據(jù)設(shè)置最大顯示半徑R；S3.以任務(wù)當(dāng)前坐標(biāo)為中心，使用三維圖像引擎顯示半徑為R的人物可視的區(qū)域；S4.根據(jù)用戶輸入確定人物移動(dòng)中心點(diǎn)的坐標(biāo)；S5.回到步驟S3，否則結(jié)束。本發(fā)明通過對平面要素層的分塊劃分以及幾何點(diǎn)面間的overlap操作，在三維地理信息系統(tǒng)中可快速高效地模擬三維場景中的人物漫游過程，對三維地理信息系統(tǒng)的開發(fā)具有重要的實(shí)踐意義。
文檔編號G06T13/20GK102855651SQ20121026913
公開日2013年1月2日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者曹緒龍, 夏明輝, 李睿陽 申請人:深圳市賽格導(dǎo)航科技股份有限公司