計算依據(jù)。
[0052] 步驟2 :判斷該船舶目標是否存在，已存在則等待渲染處理；不存在則創(chuàng)建對應的 船舶目標，等待渲染。
[0053] 步驟3 :遍歷待渲染目標，根據(jù)可見性條件、觀察距離，進行渲染前計算，判斷三維 船舶目標的可見性、密集度和渲染的細節(jié)層次，根據(jù)計算結果動態(tài)加載或卸載相關資源。
[0054] 步驟3-1 :根據(jù)三維觀察點位置和船舶目標位置，將地理坐標（經(jīng)度longitude，煒 度latitude，高度altitude)轉換為笛卡爾坐標（x，y，z)，觀察位置（xe，ye，ze)和船舶目 標位置（x，y，z)兩點間直線距離，記錄觀察距離d;計算方式如下，其中R為地球半徑；
[0055] 坐標轉換：
[0056]距離計算：d= |(X，y,z)_(xc, yc,zc) | ;
[0057] 步驟3-2:根據(jù)船舶目標位置和觀察位置，進行視口裁剪和可見性判斷，視截體之 外的目標隱藏，不做渲染；
[0058] 步驟3-3:根據(jù)船舶長度、寬度，觀察距離和視角，計算船舶目標在屏幕上的投影 位置和面積，使用正方形表達，記錄投影平面位置（x1，y1)和邊長r;使用mXn的二維數(shù)組 A記錄投影面所有位置的密集度，如果投影位置相互重合，觀察距離更遠的目標隱藏，不做 渲染；計算方式如下，計算方式如下，其中（t，b，l，r)分別表示是投影窗口平面的上下左右 邊界，N和F分別是虛擬相機近平面和遠平面的觀察距離，M是投影矩陣；
[0059] 投影矩陣
[0060] 其中參數(shù)：
[0061] 投影計算：(X1，y1，z1，1)T=MX(X，y, z,1)T，
[0062] 密集判斷：A(x1，y1) > 1表示（x1，y1)位置有重疊，
[0063] 其中A為mXn的二維數(shù)組，與投影窗口大小一致，m=r-1，n=b-t ;
[0064] 步驟3-4:根據(jù)船舶的觀察距離或者視角高度，決定當前尺度下該船舶的顯示模 式和渲染細節(jié)，如圖3 (由于本發(fā)明特殊性，圖3只能以灰度形式展現(xiàn)）所示，區(qū)別使用精確 模型、簡單模型、精確紋理、簡單紋理對船舶目標進行展現(xiàn)，不需要的細節(jié)元素進行隱藏，不 做植染。
[0065] 步驟4:根據(jù)觀察距離、船舶航速和渲染幀速，計算船舶航行的插值間隔；根據(jù) 圖4多尺度插值和擬合計算的示意圖所示，根據(jù)觀察距離計算當前尺度下的插值間隔為 interval;計算當前時刻距上次插值的時間間隔為interval1，與插值間隔比較，不足一次 插值間隔，直接給定原來點的位置和姿態(tài)，不做后續(xù)計算；超過插值間隔過多或觀察距離很 遠，直接給定最新點的位置和姿態(tài)；剩余的情況需進行進一步的前推或擬合計算，得到合適 的位置和姿態(tài)。
[0066] 步驟5:對于確定顯示的三維船舶目標，根據(jù)兩次目標情報點給定的時間和位置， 通過不同的擬合路線和插值間隔計算下一幀渲染的位置和姿態(tài)。
[0067] 步驟5-1:計算前一點和最新點的時間間隔，記作time，計算當前時刻所處的比 例，記作ratio;根據(jù)前一點位置和最新點所給的位置，計算兩者間的距離朝向，分別記作 length和heading;
[0068] 步驟5-2 :根據(jù)兩點的時間間隔、距離、和朝向，距離小于10米或時間小于1秒，保 持原航向和速度，按當前時刻前推給點；距離小于船舶長度或朝向正切值小于船舶長寬比， 采用直線插值；其他情況則采用曲線擬合；
[0069] 曲線擬合計算方式如下，其中：
[0070] (1)上一點的時刻timel，位置記作（longitudel，latitudel，altitudel)，速度記 作vl，航向記作coursel;
[0071] (2)最新點的時刻time2,位置記作（longitude2,Iatitude2，altitude2)，速度記 作v2,航向記作course2,時刻記作time2 ;
[0072] (3)當前點的時刻time1，位置記作（longitude1，latitude1，altitude1)，速度記作 v1，航向記作course1;
[0073] (4)最新點與上一點的距離記作length，朝向記作turning，當前點與上一點的距 離記作length1，朝向記作turning1，R為地球半徑；
[0074] 距離朝向：

[0075] 球面角度
[0076] 經(jīng)度煒度
[0077] 步驟5-3 :根據(jù)前推、插值、或擬合計算得到的位置點和方向，計算對應的偏移矩 陣、扭轉矩陣、縮放矩陣，進行三維船舶及其元素的渲染處理。最終在不同尺度下的均實現(xiàn) 了高效的渲染和計算，如圖5、圖6、圖7所示（由于本發(fā)明特殊性，圖5~圖7只能以灰度 形式展現(xiàn)），分別是大范圍、局部場景和近距離下的三維船舶動態(tài)展現(xiàn)效果。
[0078] 本發(fā)明提供了一種基于多尺度渲染和擬合的三維船舶動態(tài)展現(xiàn)方法，具體實現(xiàn)該 技術方案的方法和途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術 領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這 些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。本實施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技 術加以實現(xiàn)。
【主權項】
1. 一種基于多尺度擅染和擬合的=維船舶動態(tài)展現(xiàn)方法，其特征在于，包括如下步 驟： 步驟1:接收船舶目標情報，解析船舶信息，動態(tài)匹配對應資源； 步驟2 :判斷該船舶目標是否存在，已存在則等待擅染處理；不存在則創(chuàng)建對應的船舶 目標，等待擅染； 步驟3 :遍歷待擅染目標，進行擅染前計算，判斷S維船舶目標的可見性、密集度和擅 染的細節(jié)層次，根據(jù)計算結果動態(tài)加載或卸載對應資源； 步驟4 :根據(jù)觀察距離、船舶航速和擅染帖速，計算船舶航行的插值間隔； 步驟5 :對于確定顯示的S維船舶目標，根據(jù)兩次目標情報點給定的時間和位置，通過 不同的擬合路線和插值間隔計算下一帖擅染的位置和姿態(tài)。2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟1中，船舶信息包括：船舶目標位置 即經(jīng)締度、高度、航向、航速、長度、寬度，W及=維觀察點位置和視角。3. 根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于：步驟3包括W下步驟： 步驟3-1 :根據(jù)=維觀察點位置和船舶目標位置，將地理坐標的經(jīng)度、締度W及高度轉 換為笛卡爾坐標（X，y，Z)，計算觀察位置（X%y%Z^)和船舶目標位置（X，y，Z)兩點間直線 距離，記錄觀察距離d;計算方式如下，其中R為地球半徑； 龍二RXsinijatitude)Xcosijongitude) 坐標轉換：/ :=度X 臺）Xsin(io/^7Yw/)， g=RXco&ijatitucle)altitude 距離計算：d=I(X，y,z)-(xE,yt,z。）I， 其中，longi1:ude為經(jīng)度，latitude為締度，altitude為高度； 步驟3-2 :根據(jù)船舶目標位置和觀察位置，進行視口裁剪和可見性判斷，裁剪范圍之外 的目標隱藏，不做擅染； 步驟3-3 :根據(jù)船舶長度、寬度，觀察距離和視角，計算船舶目標在屏幕上的投影位置 和面積，使用正方形表達，記錄其在投影窗口平面的位置和邊長；使用mXn的二維 數(shù)組A記錄投影面所有位置的密集度，如果投影位置相互重合，觀察距離更遠的目標隱藏， 不做擅染；計算方式如下，其中（t，b，l，r)分別表示是投影窗口平面的上下左右邊界，N和 F分別是虛擬相機近平面和遠平面的觀察距離，M是投影矩陣； tir-1) 切 好 切- 投影矩陣:必=:"T紡溫屋， _O 0 - 1 0 _ 且中參數(shù).姑=-(戶、+A- /、甲甄.顯二-2佩/(/^_訴 投影計算：片，/，z\ 1)T=MX(X，y,Z, 1)T， 密集判斷：A(x\ /) >I表示/)位置有重疊， 其中A為mXn的二維數(shù)組，與投影窗口大小一致，m=r-l，n=b-t; 步驟3-4 :根據(jù)船舶的觀察距離或者視角高度，決定當前尺度下該船舶的顯示模式和 擅染細節(jié)。4. 根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于：步驟4中，根據(jù)觀察距離計算當前尺度下 的插值間隔為interval;計算當前時刻距上次插值的時間間隔為interval，與插值間隔比 較，不足一次插值間隔，直接給定原來點的位置和姿態(tài)，不做后續(xù)計算；超過插值間隔，直接 給定最新點的位置和姿態(tài)。5. 根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于：步驟5包括W下步驟： 步驟5-1 :計算前一點到最新點的時間間隔，W及前一點到當前點的時間time,W及所 占比例，記作ratio;根據(jù)前一點位置和最新點所給的位置，計算兩者間的距離朝向，分別 記作Ien邑th和turnin邑； 步驟5-2 :根據(jù)兩點的時間間隔、距離和朝向，在不同的給點情況下，有區(qū)別的選擇進 行多尺度的前推計算、直線插值或曲線擬合：距離小于10米或時間小于1秒，保持原航向和 速度，按當前時刻前推給點；距離小于船舶長度或朝向正切值小于船舶長寬比，采用直線插 值；其他情況則采用曲線擬合； 曲線擬合計算方式如下，其中： (1) 上一點的時刻timel，位置記作（longi1:udel，lati1:udel，altitudel)，速度記作 Vl，航向記作course1 ; (2) 最新點的時刻time2,位置記作（longi1:ude2，Iati1:ude2，altitudes),速度記作 v2,航向記作course2,時刻記作time2 ; (3) 當前點的時刻timei，位置記作（longi1:udei，Iati1:udei，alti1:udei)，速度記作yi， 航向記作coursei; (4) 最新點與上一點的距離記作length,朝向記作化rning，當前點與上一點的距離記 作lengthi，朝向記作Uirningi,R為地球半徑；距離朝向 球面角度 經(jīng)度締度 步驟5-3 :根據(jù)前推、插值、或擬合計算得到的位置點和方向，計算對應的偏移矩陣、扭 轉矩陣、縮放矩陣，進行=維船舶及其元素的擅染處理，最終得到=維船舶的動態(tài)擅染效 果。
【專利摘要】本發(fā)明獲取實時船舶目標的類型、位置、航向和航速信息，結合計算機系統(tǒng)配置，動態(tài)匹配相應的三維模型、圖標信息，作為船舶展現(xiàn)的要素；基于觀察距離和密集程度，切換不同尺度下船舶的可見性和三維展現(xiàn)方式，保證模型等資源的動態(tài)卸載；根據(jù)觀察距離和位置航速等信息，確定不同情況下的插值間隔和擬合路線，在不同給點情況下進行多尺度的前推計算、直線插值或曲線擬合，提高處理效率和船舶航行展現(xiàn)的平滑度。最終實現(xiàn)高效動態(tài)的三維船舶展現(xiàn)效果，兼顧整體性能優(yōu)化和細節(jié)特征展現(xiàn)。
【IPC分類】G06T15/00, G06T17/00
【公開號】CN105205852
【申請?zhí)枴緾N201510708799
【發(fā)明人】李作君, 韓曉寧, 李小歡, 李如意, 王盛朋, 隋遠
【申請人】中國電子科技集團公司第二十八研究所
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年10月27日