CN112417061B - 一种基于时间驱动的三维动态标绘展示方法 - Google Patents
一种基于时间驱动的三维动态标绘展示方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提出了一种基于时间驱动的三维动态标绘展示方法,在三维场景内添加基础标绘对象,生成静态三维场景;配置场景的基础状态以及场景时序渲染属性;配置基础标绘对象的时序属性,生成时序对象;进行场景管理,以优化场景渲染控制、时序对象的状态管理;完成场景动画渲染,根据场景时间变化,驱动场景推演。本发明实现了场景标绘对象的属性编辑和时序属性数据结构设计添加,拓展了三维动态标绘的推演能力。
Description
技术领域
本发明涉及地理信息系统可视化领域,具体涉及一种基于时间驱动的三维动态标绘展示方法。
背景技术
如今三维地理信息系统迅速发展,在地理信息系统(GIS,Geography InformationSystem)下,使用点、线、模型等各种标绘对象,进行动态标绘和可视化仿真,在城市规划、交通疏导等众多应用场景中具有重要意义。三维动态标绘具有直观、形象的表现三维场景信息等特点,是GIS可视化的重要组成部分。
目前,现有标绘展示,以静态二三维动态标绘场景为主,难以形象、逼真地表达三维场景信息,影响场景信息表达与展示。现有的三维动态场景方案也存在使用静态场景切换进行展示,难以像时间驱动般,通过时间控制场景内实体状态更新,从而达到场景流畅渲染。
发明内容
本发明的目的在于提出了一种基于时间驱动的三维动态标绘展示方法。
实现本发明目的的技术解决方案为:一种基于时间驱动的三维动态标绘展示方法,步骤如下:
步骤1,在三维场景内添加基础标绘对象,生成静态三维场景;
步骤2,配置场景的基础状态以及场景时序渲染属性;
步骤3,配置基础标绘对象的时序属性,生成时序对象;
步骤4,进行场景管理,以优化场景渲染控制、时序对象的状态管理;
步骤5,完成场景动画渲染,根据场景时间变化,驱动场景推演。
进一步的,步骤1中,在三维场景内添加基础标绘对象,生成静态三维场景,具体方法为:
步骤1.1、输入标绘控制点,基础标绘中点标、模型标的控制点为一个坐标点,线标的控制点为坐标点集,坐标格式采用笛卡尔坐标或经纬度坐标;
步骤1.2、输入标绘属性,标绘属性中基础属性包括标绘的标识符,即区分绘制形状的标绘类型、点标和模型标读取的LibId符号、线标图形绘制算法依据的Code名称;标绘属性除了基础属性,还包括渲染属性,即自定义渲染效果的不同材质纹理、颜色、透明度,点标所适应地图数据比例尺的缩放模式,详细描述标绘用途的名称、文字注释;
步骤1.3、标绘控制点、属性输入完成后,根据标绘属性所包括的标识符从标绘数据库、模型数据库或线标图形绘制算法读取对应的图形信息,判定控制点、标绘属性参数、图形信息符合要求后,生成静态标绘对象;当需要修改标绘数据在图层上位置,或者替换错误的标绘数据时,进行输入修改;
步骤1.4、一个标绘对象绘制完毕后,重复以上添加绘制对象操作,直至完成基础静态三维场景绘制,并将生成的标绘数据及该标绘数据对应的对象ID保存在场景管理中。
进一步的,步骤2中,配置场景的基础状态以及场景时序渲染属性,具体方法为:
步骤2.1、根据用户自身对场景的需求,输入场景状态参数,场景的相机位置视角、地形深度测试、光照会与输入参数匹配对应,调整场景状态;
步骤2.2、根据用户自身需求,修改场景推演时间区间。
进一步的,步骤3中,配置基础标绘对象的时序属性,生成时序对象,具体方法为:
步骤3.1、为基础标绘对象添加时序属性,输入不同时间点属性状态,根据关键帧属性的不同选择处理方法,包括关键帧插值算法和状态管理,以获取任意时间点的时序状态信息,具体是:
对可插值属性:如坐标、透明度、颜色,则分别对应拉格朗日插值算法、线性插值算法、双线性插值算法,获取任意时间点该属性的时序状态信息;
不可差值属性:标绘对象显隐,对应状态管理方法,根据可见性条件,包括时间范围和地理范围,进行效果渲染;
步骤3.3、时序对象创建后,和基础标绘对象一一对应,同步保存场景管理中。
进一步的,步骤4中,进行场景管理,以优化场景渲染控制、时序对象的状态管理,具体方法为:通过场景管理存储场景内创建完成的基础标绘对象和时序对象,生成相应的标绘对象列表,提供标绘对象查询、调用方法,场景时间更新后,根据时间参数,更新场景和时序对象的状态。
进一步的,步骤5中,完成场景动画渲染,根据场景时间变化,驱动场景推演,具体方法为:
步骤5.1、场景的时间变化后,自动变化场景光照效果,进行整体场景动画渲染状态更新;
步骤5.2、时序对象获取到时间参数后,通过时间值计算获取相应属性每一帧状态,完成属性状态更新和场景内渲染,若此时未获取到属性状态变化,则此时序对象的属性值不发生变化;
步骤5.3、当前场景更新渲染完成,变化后的场景状态、标绘对象属性同步到场景管理内。
更进一步的,步骤5中,通过交互方式控制GIS场景的时间变化。
一种基于时间驱动的三维动态标绘展示系统,基于所述的方法进行基于时间驱动的三维动态标绘展示。
一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的方法进行基于时间驱动的三维动态标绘展示。
一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现所述的方法进行基于时间驱动的三维动态标绘展示。
本发明与现有技术相比,其显著优点为:1)实现了场景标绘对象的属性编辑和时序属性数据结构设计添加,拓展了三维动态标绘的推演能力;2)根据关键帧技术进行时序数据管理,通过时间驱动标绘场景,流畅更新渲染标绘对象与推演场景。
附图说明
图1是本发明基于时间驱动的三维动态标绘展示方法的流程图。
图2是本发明静态三维场景实现的流程图。
图3是本发明动态三维场景实现的流程图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
本发明中所述标绘数据库及算法包括:标绘数据库,用于存储录入的形势图标绘数据;模型数据库,用于存储录入的模型数据;图形绘制算法,用于生成三维控制点集的图形。如图1所示,基于时间驱动的三维动态标绘展示方法,包括如下步骤:
步骤1、在三维场景内添加基础标绘对象,生成静态三维场景,如图2所示,实现方法如下:
步骤1.1、输入标绘控制点,基础标绘中点标、模型标的控制点为一个坐标点,线标的控制点为坐标点集,坐标格式采用笛卡尔坐标或经纬度坐标。
步骤1.2、输入标绘属性,标绘属性中基础属性包括标绘的标识符,如区分绘制形状的标绘类型、点标和模型标读取的LibId符号、线标图形绘制算法依据的Code名称等。标绘属性除了基础属性,还可以包括渲染属性,如自定义渲染效果的不同材质纹理、颜色、透明度,点标所适应地图数据比例尺的缩放模式,详细描述标绘用途的名称、文字注释。
步骤1.3、标绘控制点、属性输入完成后,根据标绘属性所包括的标识符从标绘数据库、模型数据库或线标图形绘制算法读取对应的图形信息,判定控制点、标绘属性参数、图形信息符合要求后,生成静态标绘对象。当需要修改标绘数据在图层上位置,或者替换错误的标绘数据时,标绘对象提供对应方法进行输入修改。
步骤1.4、一个标绘对象绘制完毕后,重复以上添加绘制对象操作,直至完成基础静态三维场景绘制。将生成的标绘数据及该标绘数据对应的对象ID保存在场景管理中,以便后续的管理使用。
步骤2、修改场景的基础状态,并配置场景时序包括推演时间区间、推演有效性,实现方法如下:
步骤2.1、用户针对自身对场景的需求,输入场景状态参数后,场景的相机位置视角、地形深度测试、光照等与输入参数匹配对应,调整场景状态。
步骤2.2、场景时序推演默认为关闭状态,需要用户手动开启并根据自身需求修改场景推演时间区间。
步骤3、配置基础标绘对象的时序属性,生成动态标绘对象,如图3所示,实现方式如下:
步骤3.1、为基础标绘对象添加时序属性,输入不同时间点属性状态,根据不同属性处理关键帧,包括关键帧插值算法和状态管理,用于获取任意时间点的时序状态信息,具体如下:
对可插值属性:如坐标、透明度、颜色,分别对应拉格朗日插值算法、线性插值算法、双线性插值算法,获取任意时间点该属性的时序状态信息;
不可差值属性:标绘对象显隐,对应状态管理,根据可见性条件(如时间范围和地理范围)进行效果渲染。
步骤3.3、时序对象创建后,和基础标绘对象一一对应,同步保存场景管理中,以便后续的管理使用。
步骤4、时序场景管理,用于优化场景渲染控制、时序对象的状态管理,实现方式如下:
步骤4.1、前文步骤提到的场景管理存储了场景创建完成的基础标绘对象和时序对象,生成相应的标绘对象列表,提供标绘对象查询、调用方法。
步骤4.2、时序场景管理可用于场景渲染控制,场景时间更新后,调用场景管理的更新方法,传入的时间参数同步传入时序对象的更新函数,进行此时刻的场景更新。
步骤5、场景动画渲染,通过交互控制场景时间变化,驱动场景推演进行,实现方式如下:
步骤5.1、通过交互或者其他方式控制GIS场景的时间变化后,自动变化场景光照效果等场景状态,场景管理内响应更新方法进行整体场景动画渲染状态更新。
步骤5.2、时序对象获取到时间参数后,更新方法通过时间值计算获取相应属性每一帧状态,完成属性状态更新和场景内渲染。若此时刻的更新方法未获取到属性状态变化,则此时序对象的属性值不发生变化。
步骤5.3、当前场景更新渲染完成,变化后的场景状态、标绘对象属性同步到场景管理内。
本发明还提出一种基于时间驱动的三维动态标绘展示系统,基于所述的方法进行基于时间驱动的三维动态标绘展示。
一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的方法进行基于时间驱动的三维动态标绘展示。
一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现所述的方法进行基于时间驱动的三维动态标绘展示。
实施例
为了验证本发明方案的有效性,进行如下仿真实验。
基于时间驱动的三维动态标绘展示方法具体实现步骤如下所述。
起始:基于上述方法的GIS标绘场景。
步骤1:进行场景内基础标绘对象添加和参数编辑,生成基础的静态三维场景图:
步骤1.1:首先输入特定标绘对象的类型,在屏幕的三维场景中进行控制点添加,传入控制点和基础属性参数,添加了一个基础标绘对象到场景中;
步骤1.2:根据现有场景需求,修改标绘对象的基础参数属性:名称、颜色、文字注释、随地缩放等;并通过在场景中拖拽、旋转调整了标绘对象的坐标和形状;
步骤1.3:重复上述输入编辑步骤,不断添加场景需要的标绘对象到场景中,完成静态三维场景;
步骤2:配置场景内的相机视角、地形深度测试、光照等参数,输入场景动画起止时间来修改场景时序渲染属性。
步骤3:编辑基础标绘对象,添加时序属性,并修改时序相关参数,生成时序对象。
步骤3.1:时序属性包括设置动画关键帧部分,设置可插值属性的关键帧每一帧持续时间和相应状态参数;设置不可插值属性的显示时间范围和地理范围;
步骤3.2:添加了时序属性的标绘对象在场景标绘场景中标记为时序对象。
步骤4:控制与编辑场景的时间管理,包括播放、暂停、上一帧、下一帧、快放、慢放,进行当前场景时间的播放控制,以时间变化驱动场景动态渲染。
步骤5:时间驱动的三维推演:通过自动改变场景内的时间,三维动态场景中的标绘对象、场景状态同步更新完成渲染;
步骤5.1:场景时间更新后,场景管理的更新方法被调用,传入的时间参数同步传入时序对象的更新函数,此时刻的场景自动更新;
输出:三维动态演播场景。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种基于时间驱动的三维动态标绘展示方法,其特征在于,步骤如下:
步骤1,在三维场景内添加基础标绘对象,生成静态三维场景;
步骤2,配置场景的基础状态以及场景时序渲染属性;
步骤3,配置基础标绘对象的时序属性,生成时序对象;
步骤4,进行场景管理,以优化场景渲染控制、时序对象的状态管理;
步骤5,完成场景动画渲染,根据场景时间变化,驱动场景推演;
步骤3中,配置基础标绘对象的时序属性,生成时序对象,具体方法为:
步骤3.1、为基础标绘对象添加时序属性,输入不同时间点属性状态,根据关键帧属性的不同选择处理方法,包括关键帧插值算法和状态管理方法,以获取任意时间点的时序状态信息,具体是:
对可插值属性:坐标、透明度、颜色,则分别对应拉格朗日插值算法、线性插值算法、双线性插值算法,获取任意时间点该属性的时序状态信息;
不可插值属性:标绘对象显隐,对应状态管理方法,根据可见性条件,包括时间范围和地理范围,进行效果渲染;
步骤3.2、时序对象创建后,和基础标绘对象一一对应,同步保存在场景管理中。
2.根据权利要求1所述的基于时间驱动的三维动态标绘展示方法,其特征在于,步骤1中,在三维场景内添加基础标绘对象,生成静态三维场景,具体方法为:
步骤1.1、输入标绘控制点,基础标绘中点标、模型标的控制点为一个坐标点,线标的控制点为坐标点集,坐标格式采用笛卡尔坐标或经纬度坐标;
步骤1.2、输入标绘属性,标绘属性中基础属性包括标绘的标识符,即区分绘制形状的标绘类型、点标和模型标读取的LibId符号、线标图形绘制算法依据的Code名称;标绘属性除了基础属性,还包括渲染属性,即自定义渲染效果的不同材质纹理、颜色、透明度,点标所适应地图数据比例尺的缩放模式,详细描述标绘用途的名称、文字注释;
步骤1.3、标绘控制点、标绘属性输入完成后,根据标绘属性所包括的标识符从标绘数据库、模型数据库或线标图形绘制算法,读取对应的图形信息,其中线标图形绘制算法用于生成三维控制点集的图形,判定标绘控制点、标绘属性参数、图形信息符合要求后,生成静态标绘对象;当需要修改标绘数据在图层上位置,或者替换错误的标绘数据时,进行输入修改;
步骤1.4、一个标绘对象绘制完毕后,重复以上添加绘制对象操作,直至完成基础静态三维场景绘制,并将生成的标绘数据及该标绘数据对应的对象ID保存在场景管理中。
3.根据权利要求1所述的基于时间驱动的三维动态标绘展示方法,其特征在于,步骤4中,进行场景管理,以优化场景渲染控制、时序对象的状态管理,具体方法为:通过场景管理存储场景内创建完成的基础标绘对象和时序对象,生成相应的标绘对象列表,提供标绘对象查询、调用方法,场景时间更新后,根据时间参数,更新场景和时序对象的状态。
4.根据权利要求1所述的基于时间驱动的三维动态标绘展示方法,其特征在于,步骤5中,完成场景动画渲染,根据场景时间变化,驱动场景推演,具体方法为:
步骤5.1、场景的时间变化后,自动变化场景光照效果,进行整体场景动画渲染状态更新;
步骤5.2、时序对象获取到时间参数后,通过时间值计算获取相应属性每一帧状态,完成属性状态更新和场景内渲染,若此时未获取到属性状态变化,则此时序对象的属性值不发生变化;
步骤5.3、当前场景更新渲染完成,变化后的场景状态、标绘对象属性同步到场景管理内。
5.根据权利要求1所述的基于时间驱动的三维动态标绘展示方法,其特征在于,步骤5中,通过交互方式控制GIS场景的时间变化。
6.一种基于时间驱动的三维动态标绘展示系统,其特征在于,基于权利要求1-5任一项所述的方法进行基于时间驱动的三维动态标绘展示。
7.一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-5任一项所述的方法进行基于时间驱动的三维动态标绘展示。
8.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-5任一项所述的方法进行基于时间驱动的三维动态标绘展示。
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