專利名稱：一種地下環(huán)境三維可視化漫游技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地下環(huán)境三維可視化漫游技術(shù)，具體說是一種利用計算機(jī)程序?qū)Φ叵颅h(huán)境進(jìn)行三維渲染來實現(xiàn)漫游的技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著地質(zhì)勘探技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，人類對地下地下環(huán)境的探知需求日益增強(qiáng)，如何將大量的勘探數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成人們能看得到的三維虛擬場景已經(jīng)成為目前研究的熱點。傳統(tǒng)的地理信息表達(dá)主要有兩種，第一種是采用剖面圖進(jìn)行表達(dá)，如橫截面圖、縱剖面圖等；第二種是采用平行投影原理將地理信息投影到兩個以上的平面上進(jìn)行組合來表 達(dá)。以上兩種地理信息表達(dá)方式主要有兩個缺點，其一是剖面圖和投影組合圖表達(dá)的是二維的信息，無法完整的表示出地質(zhì)體結(jié)構(gòu)所具有的三維空間信息；其二是剖面圖和投影組合圖不夠形象直觀，傳遞的信息量有限，通過二維圖來挖掘具有三維空間特征的地質(zhì)信息比較困難。在過去的時間里，有學(xué)者基于地質(zhì)體三維模型構(gòu)建方法提出了三維可視化系統(tǒng)，比如祁民等提出一種基于地球物理場數(shù)據(jù)的地質(zhì)體三維可視化系統(tǒng)，通過編程將地球物理場數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成地質(zhì)三維模型，該系統(tǒng)可實現(xiàn)對模型的多種操作，如平移、放縮旋轉(zhuǎn)、切割等。該系統(tǒng)的特點是將數(shù)據(jù)還原為三維模型并可實現(xiàn)多種三維操作，不足之處是只能從外表觀察模型，不能從模型內(nèi)部觀察地質(zhì)信息。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種地下環(huán)境三維可視化漫游技術(shù)，以解決場景漫游中不能充分顯示地層與構(gòu)筑物空間位置信息的問題。為了實現(xiàn)發(fā)明目的，采用的技術(shù)方案如下一種地下環(huán)境三維可視化漫游技術(shù)，包括如下步驟(I)利用現(xiàn)有三維軟件工具建立地下構(gòu)筑物模型，將模型空間信息導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫，利用圖形硬件對構(gòu)筑物模型進(jìn)行繪制；(2)將地層初始化為三棱柱體并對三棱柱進(jìn)行編號，將編號添加為索引值，同時將邊界上的三棱柱水平投影至邊界平面上，形成模型邊界，通過圖形硬件對邊界進(jìn)行繪制；(3)根據(jù)當(dāng)前視點所在位置高度，識別相應(yīng)地層并獲取對應(yīng)的三棱柱分組索引值，根據(jù)索引值搜索三棱柱體并添加入顯示鏈表；(4)通過三維圖形編程接口編輯繪制程序，利用圖形硬件對視點前方的三棱柱體進(jìn)行半透明渲染繪制。(5)通過改變視點位置和視線角度來更新場景繪制實現(xiàn)三維地下環(huán)境漫游。
圖I為本發(fā)明的實施方式流程圖；圖2為組成地層模型的三棱柱體；圖3為地下環(huán)境三維漫游場景。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。本發(fā)明主要通過計算機(jī)軟件實現(xiàn)，包括下列步驟(I)創(chuàng)建地下構(gòu)筑物模型，利用現(xiàn)有三維軟件工具，如3D Max,AutoCAD等，對地下構(gòu)筑物進(jìn)行精細(xì)建模，模型以二進(jìn)制數(shù)據(jù)的形式存儲于文件中，可隨時調(diào)用。
(2)將平面區(qū)域三角形網(wǎng)格在豎直方向向地層分界面投影，構(gòu)造為地層三棱柱，并對同一層的地層三棱柱進(jìn)行編號，將編號添加為索引值，同時將邊界上的三棱柱水平投影至邊界平面上，形成模型的包圍邊界，通過圖形硬件對邊界進(jìn)行繪制。(3)通過函數(shù)獲取當(dāng)前視點的位置高度，利用高度值識別對應(yīng)的地層分組索引值，根據(jù)索引值搜索三棱柱并且添加入顯示鏈表。(4)通過三維圖形編程接口，如OpenGL，利用編程語言編繪制程序，由圖形硬件對視點前方的三棱柱體進(jìn)行半透明渲染繪制。(5)通過改變視線角度和視點位置，用戶可觀看不同位置的地層和地下構(gòu)筑物，不斷更新繪制的場景，從而實現(xiàn)三維地下環(huán)境漫游。本發(fā)明應(yīng)用在高速公路空間地理信息可視化管理系統(tǒng)(HSIVS)的研制中。應(yīng)用過程如下I、根據(jù)工程單位提供的施工圖紙，用三維工具軟件對地下構(gòu)筑物進(jìn)行精細(xì)建模，建立模型數(shù)據(jù)庫。2、根據(jù)工程單位提供的鉆孔資料，建立鉆孔信息數(shù)據(jù)庫；3、提取工程所在區(qū)域的鉆孔坐標(biāo)數(shù)據(jù)和土層信息，并對各鉆孔的地層信息進(jìn)行預(yù)處理3a、將地層主層號與亞層號相結(jié)合作為地層層序，即層序=主層號*10+亞層號，并將地層信息按層深從小到大排序；3b、計算每個鉆孔中各種地層的層頂和層底坐標(biāo)。4、在上述鉆孔信息預(yù)處理的基礎(chǔ)上，運(yùn)用空間插值算法生成三角網(wǎng)格，將三角網(wǎng)格在豎直方向的投影形成三棱柱體，從而建立三維地層5、對地下構(gòu)筑物和地層進(jìn)行渲染繪制，改變視點位置和視線角度，實現(xiàn)三維地下環(huán)境漫游。
權(quán)利要求
1.一種地下環(huán)境三維可視化漫游技術(shù)，其特征在于包括下列步驟 首先利用現(xiàn)有三維軟件工具建立地下構(gòu)筑物模型，根據(jù)鉆孔數(shù)據(jù)將地層初始化為三棱柱體，對三棱柱體進(jìn)行編號，然后將編號添加為索引值，并將邊界上的三棱柱體水平投影至邊界上，形成模型邊界，通過圖形硬件對邊界進(jìn)行繪制；漫游初始化時，根據(jù)視點所在位置高度，識別相應(yīng)地層和對應(yīng)的三棱柱體索引值，根據(jù)索引值搜索三棱柱體并添加入顯示鏈表，然后通過三維圖形編程接口編輯繪制程序，利用圖形硬件對視點前方的三棱柱體進(jìn)行半透明渲染繪制；最后通過改變視點位置和視線角度來更新場景繪制實現(xiàn)地下環(huán)境漫游。
全文摘要
本發(fā)明提供一種地下環(huán)境三維可視化漫游技術(shù)，本發(fā)明通過三維軟件建立地下構(gòu)筑物模型，由鉆孔數(shù)據(jù)插值生成地層曲面進(jìn)而構(gòu)造三棱柱的方法建立三維地層模型，由地層與地下構(gòu)筑物建立三維地下環(huán)境虛擬場景，通過光照、材質(zhì)、半透明渲染、切割等手法獲得高質(zhì)量三維地下環(huán)境虛擬場景，用戶可通過鍵盤、鼠標(biāo)、游戲手柄等外部控制設(shè)備方便靈活的與系統(tǒng)進(jìn)行交互，從而獲得逼真的漫游體驗。
文檔編號G06T15/00GK102722903SQ20121017400
公開日2012年10月10日 申請日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月29日
發(fā)明者劉鎮(zhèn), 周翠英, 羅仰通 申請人:中山大學(xué)