CN112802169B - 一种三维地质模型实时剖切渲染方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种三维地质模型实时剖切渲染处理方法及存储介质，包括以下步骤：在三维模型着色器中，将图元用分隔平面划分为保留图元和剪切图元，把剪切图元在渲染过程中舍弃掉，仅绘制保留图元；将要分割的图形处理为实体封闭模型，具体为借用缓存单元绘制剖面线，从而获得具体范围的切割平面并将其封闭；最后绘制两次模型，一次是绘制舍弃掉的剪切图元模型，另一次绘制切割平面的轮廓像素，即可获得最终的剖面模型。本公开能够高效地生成复杂三维地质模型的剖面以及剖面填充效果，有利于复杂三维地质模型在浏览器端的展示，实现对复杂三维地质模型的实时剖切分析。

Description

一种三维地质模型实时剖切渲染方法

技术领域

本发明涉及三维地质模型可视化领域，尤其涉及一种三维地质模型实时剖切渲染方法。

背景技术

三维地质模型是地质数据汇聚整合的有效载体，能很好地支撑城市地质环境时空透视、大数据融合和地质空间调查评价。三维地质模型的在线分析有利于基于地质模型的多重应用之间的协同。目前针对三维地质模型的剖切分析往往需要在专业的地质信息系统软件中才能完成，操作复杂，效率较低。在浏览器端，往往是将三维模型的浏览和分析环境以ActiveX控件的形式嵌入网页，实现模型的在线剖切，由于安装控件存在较大的安全隐患，这种方式推广困难。而且上述两种方式，难于实现实时剖切，用户的体验不佳。

中国发明专利CN110458935A，提供了一种3D模型剖面实时生成方法，属于3D图像显示应用领域，所述方法具体包括：根据GPU工作特性设置确定视角方向并以此为剖切平面法线，在此基础上设置剖切线，在剖切检测着色图上对两侧剖切面分别设置不同的颜色，从而实现在不预设剖面模型的前提下，让用户对3D模型任意实时的切割，且新生成剖面速度在毫秒级。

中国发明专利CN106709987A，三维地质剖面模型动态构建方法，涉及在显示屏上展示虚拟现实技术。该方法通过多组坐标点形成剖面线，对通过剖面线的剖面进行角度和长度设定，形成地层剖面的构建范围，同时对三维空间中的地层剖面构建其包围盒，并将包围盒的边长向四周扩展，作为地质数据获取范围，将剖面地层数据结构进行渲染可视化，形成可展示的地层剖面三维模型，研究人员可以基于这样的剖面图像进行地质研究和分析，优化了操作流程，提高了工作效率。

尽管以上发明在一定程度上提高了三维地质剖面展示的效率，但若应用到从模型剖面生成的全流程中，目前一次只能渲染一个剖面视角，而针对复杂的剖切位置组合，还需进一步的处理，并且以渲染方式生成的剖面图像，实质上仍是像素图形，并不具有几何意义。无法将其实质内容输出为几何信息，存在不少问题。

发明内容

本公开解决的技术问题是现有技术手段中针对三维地质模型的剖切分析往往需要在专业的地质信息系统软件中才能完成，操作复杂、效率较低，而在浏览器端，往往是将三维模型的浏览和分析环境以ActiveX控件的形式嵌入网页，实现模型的在线剖切，由于安装控件存在较大的安全隐患，这种方式难于实现实时剖切，用户的体验不佳，推广困难。

本公开提供一种三维地质模型实时剖切渲染方法包括：基于OpenGL构造三维图形系统，用于生成三维地质模型；将三维地质模型数据导入图像处理单元进行渲染，自定义第一剪切平面，利用第一剪切平面将图元数据划分为保留图元数据和剪切图元数据，将剪切图元数据在渲染过程中放弃，绘制保留图元数据；绘制保留图元数据的第一轮廓线，将第一剪切平面封闭；绘制封闭后的第一剪切平面，再将第一剪切平面进行放缩，形成第二剪切平面，绘制第二剪切平面与三维地质模型相交处的轮廓像素得到第二轮廓线并最终得到剖面模型。

在一些实施例中，绘制保留图元数据的第一轮廓线包括：利用模板缓冲区的数值作为计数器，获取保留图元数据的轮廓线，第一次渲染模型时，将画出的所有像素对应模板缓冲设为1，第二次渲染时，则渲染模板缓冲不为1的像素，从而获取第一剪切平面的第一轮廓线。

在一些实施例中，本方法还包括：将保留图元数据的几何信息由投影矩阵转换为剪切坐标，并且将剪切坐标映射到预设好的视图串口，其中投影矩阵可以使用至少一种形式的矩阵变化，比如正交投影矩阵、透视投影矩阵。

在一些实施例中，保留图元数据的几何信息包括：点、线、面、材质、颜色RGB值，点在第一剪切平面上时对其渲染处理，不在第一剪切平面上时则放弃渲染；在第一剪切平面生成新的顶点，并将图元数据连接形成新的轮廓信息，对线和/或面进行渲染；对于不同图元数据进行不同材质的样式覆盖，可实现对复杂地质模型的剖面填充处理，并且具有较快的处理速度。

本公开提供的技术方案带来的有益效果是：一方面避开传统CPU布尔计算地质模型的几何信息，采用OpenGL图形渲染模式，利用GPU强大的并行计算能力，提高了剪切平面的生成速度；另一方面，在使用OpenGL剪切平面的基础上，增加模板缓冲的方法，

将其导入到剪切平面的绘制，使剪切平面包含基本的轮廓信息，从而能够高效地生成复杂

三维地质模型的剖面以及剖面填充效果，有利于复杂三维地质模型在浏览器端的展示，实现对复杂三维地质模型的实时剖切分析。

附图说明

图1为本发明的模板缓冲截取剖面原理示意图；

图2为本发明的图元渲染流程原理图；

图3为本发明的渲染填充示意图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动力的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

地质剖面图是按一定比例尺，沿给定方向，将大地切开片，反映切开断面上岩层及构造形态，表示地质剖面上的地质现象及其相互关系的图件。本公开以OpenGL为基础，采用实时渲染的方式生成复杂三维地质模型的剖面。借助WebGL的渲染方式，无需对图元交差进行计算，可以实现毫秒级别的剖切响应效果。

本实施例中，步骤包括：

步骤一，基于OpenGL构造三维图形系统，用于生成三维地质模型，编译图像处理单元，如着色器，用于渲染图元数据；

步骤二，将三维地质模型的地层图元数据导入图像处理单元，如着色器，进行渲染，自定义第一剪切平面，利用第一剪切平面将地层图元数据划分为保留图元数据和剪切图元数据，将剪切图元数据在渲染过程中舍弃，绘制保留图元数据；所述渲染步骤为当前第一剪切平面发送射线，判断射线的发射次数，如果是偶数次，则放弃渲染，如果是奇数次，则保留奇数次单元，进行深度测试，深度测试通过后将深度信息写入缓存单元，最后即得到所需要的剖面轮廓线和面。

步骤三，绘制保留图元数据的第一轮廓线，从而将第一剪切平面封闭；

步骤四，绘制封闭后的第一剪切平面，再将第一剪切平面进行放缩，形成第二剪切平面，绘制第二剪切平面与三维地质模型相交处的轮廓像素得到第二轮廓线，最终得到剖面模型。

优选的，步骤二中将第一剪切平面的位置参数传入图像处理单元，如着色器，图像处理单元对原始三维地质模型的图元数据的采样点位置和空间平面的位置关系进行判断，来决定是否保留该采样点；着色器编译开始到创建着色器进行顶点处理的中间过程，截取着色器并予以更改，即可实现仅仅渲染剪切平面一侧的图元。

优选的，将图元数据的空间信息由投影矩阵转换为剪切坐标，并且将之映射到之前设定好的视图串口，这一矩阵可以使用不同形式的矩阵变化，如正交投影矩阵、透视投影矩阵。

优选的，步骤三中封闭第一剪切平面是指利用模板缓冲，对处于第一剪切平面上的图元数据进行计数，正面则+1，反面则-1，将计数数据放入缓存单元直到最后保留奇数次单元，利用渲染管线第一次渲染三维地质模型时，将绘制出的所有像素对应的模板缓冲设为1，第二次渲染时，则渲染模板缓冲中值不为1的像素，从而获取第一剪切平面的第一轮廓线。

优选的，步骤二中绘制保留图元数据的处理方法为：首先设置第一剪切平面，将其位置信息记录在模板缓冲区，然后舍弃不需要绘制的像素，再绘制整个场景；通过多次比对模板缓冲区内第一剪切平面的位置和保留图元的位置来确定是否绘制保留图元，每次仅需对比一次像素点的位置，即可完成所有场景的更新。

优选的，步骤四中为了获得更为精准的剖面填充效果，至少绘制两次三维地质模型，第一次绘制三维地质模型的封闭后的第一剪切平面，第二次将三维地质模型进行缩放，使之刚好能多出轮廓，对在第一剪切平面和三维地质模型相交处的轮廓像素，使用图像处理单元，如着色器，对其进行着色处理；将纹理信息导入到渲染序列中，获得遮罩处理，在第二次渲染中仅保留两次渲染物体的差集，从而得到了第二轮廓线，并最终得到剖面模型。

本公开还包括一种可读计算机存储介质，其上存储有计算机指令，其中，该计算机指令被处理器执行时用于实现前述任意一些实施例中的基于强化元迁移学习的语音情感识别方法。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本公开的较佳实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种三维地质模型实时剖切渲染方法，包括：

基于OpenGL构造三维图形系统，用于生成所述三维地质模型；

将所述三维地质模型的数据导入图像处理单元进行渲染，自定义第一剪切平面，利用所述第一剪切平面将图元数据划分为保留图元数据和剪切图元数据，将所述剪切图元数据在渲染过程中放弃，绘制所述保留图元数据；

绘制所述保留图元数据的第一轮廓线，从而将所述第一剪切平面封闭；

绘制封闭后的所述第一剪切平面，再将所述第一剪切平面进行放缩，形成第二剪切平面，绘制所述第二剪切平面与所述三维地质模型相交处的轮廓像素，得到第二轮廓线和剖面模型；

所述绘制所述保留图元数据的第一轮廓线包括：

利用模板缓冲区的数值作为计数器，获取所述保留图元数据的轮廓线，第一次渲染模型时，将渲染出的所有像素对应模板缓冲设为奇数，第二次渲染时渲染模板缓冲不为奇数的像素，从而获取所述第一剪切平面的第一轮廓线。

2.如权利要求1所述的一种三维地质模型剖切渲染处理方法，还包括：

将所述保留图元数据的几何信息由投影矩阵转换为剪切坐标，并且将所述剪切坐标映射到预设好的视图串口，所述投影矩阵使用至少一种形式的矩阵变化。

3.如权利要求2所述的一种三维地质模型实时剖切渲染方法，其中，所述保留图元数据的所述几何信息包括：

点、线、面、材质和颜色RGB值。

4.如权利要求3所述的一种三维地质模型实时剖切渲染方法，包括：

所述点在所述第一剪切平面上时渲染处理，否则放弃渲染；

在所述第一剪切平面生成新的顶点，并将所述图元数据连接形成新的轮廓信息，对所述线，和/或，面进行渲染。

5.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其中，该计算机指令被处理器执行时用于实现如权利要求1-4中任一项所述方法的步骤。

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