CN113470133A - 海浪仿真图像的生成方法、装置、电子设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本公开公开了海浪仿真图像的生成方法、装置、电子设备和存储介质，涉及计算机技术领域。具体实现方案为：构建投影空间坐标系下的网格，以及从世界空间坐标系到投影空间坐标系的坐标转换策略；结合海浪谱和快速傅里叶变换算法对世界空间坐标系下的海面初始波浪参数进行处理，以生成各个时间点的海面高度场数据；对网格中的各个网格点进行水平方向上的平移处理，以得到平移后的网格；结合各个时间点的海面高度场数据、坐标转换策略以及所述平移后的网格，生成投影空间坐标系下的海浪仿真图像。由此，保证了生成大规模海洋场景的海浪仿真图像时的实时性和真实性。

Description

海浪仿真图像的生成方法、装置、电子设备和存储介质

技术领域

本公开涉及计算机技术领域，尤其涉及海浪仿真图像的生成方法、装置、电子设备和存储介质。

背景技术

目前，可以基于创建的海面网格，生成海面仿真图像，其中，海面网格，为在投影空间坐标系下创建的网格。然而，单纯的海面网格是静止的，网格顶点的位置信息不发生改变，因此基于单纯的海面网格生成的是静止的海面仿真图像。而要生成具有接近于真实海面的波浪运动效果的海浪仿真图像，需要为网格顶点赋予合适的运动高度数据，进行波浪建模，此时网格平面的运动才会接近于真实海面的波浪运动效果。而不同的波浪模拟方法会带来不同的波浪运动效果，因此选择合适的波浪建模方法是构建大规模海洋场景的海浪仿真图像的关键。

相关技术中，可以基于物理方程方法进行波浪建模，从而生成海浪仿真图像，其中物理方程方法主要是对流体Navier-Stokes(NS)方程进行求解，根据求解方法的不同，可分为基于网格的欧拉方法和基于粒子的拉格朗日方法。但由于通过物理方程方法进行波浪建模时，对复杂NS方程求解大大占用了CPU的计算负荷，限制了渲染水面的规模和实时性，因此无论是哪种物理方程方法都无法实时地模拟出大规模的水体效果，从而导致无法实时生成大规模海洋场景的海浪仿真图像。

发明内容

本公开提供了一种海浪仿真图像的生成方法、装置、电子设备以及存储介质，以解决相关技术中通过物理方程方法无法实时地模拟出大规模的水体效果，从而导致无法实时生成大规模海洋场景的海浪仿真图像的技术问题。

根据本公开的一方面，提供了一种海浪仿真图像的生成方法，包括：构建投影空间坐标系下的网格，以及从世界空间坐标系到投影空间坐标系的坐标转换策略；结合海浪谱和快速傅里叶变换算法对世界空间坐标系下的海面初始波浪参数进行处理，以生成各个时间点的海面高度场数据；对所述网格中的各个网格点进行水平方向上的平移处理，以得到平移后的网格；结合各个时间点的海面高度场数据、所述坐标转换策略以及所述平移后的网格，生成所述投影空间坐标系下的海浪仿真图像。

根据本公开的另一方面，提供了一种海浪仿真图像的生成装置，包括：构建模块，用于构建投影空间坐标系下的网格，以及从世界空间坐标系到投影空间坐标系的坐标转换策略；第一处理模块，用于结合海浪谱和快速傅里叶变换算法对世界空间坐标系下的海面初始波浪参数进行处理，以生成各个时间点的海面高度场数据；第二处理模块，用于对所述网格中的各个网格点进行水平方向上的平移处理，以得到平移后的网格；生成模块，用于结合各个时间点的海面高度场数据、所述坐标转换策略以及所述平移后的网格，生成所述投影空间坐标系下的海浪仿真图像。

根据本公开的另一方面，提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行第一方面所述的海浪仿真图像的生成方法。

根据本公开的另一方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行如上所述的第一方面的海浪仿真图像的生成方法。

根据本公开的另一方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现如上所述的第一方面的海浪仿真图像的生成方法。

本申请公开的技术方案，具体如下有益效果：

通过构建投影空间坐标系下的网格，以及从世界空间坐标系到投影空间坐标系的坐标转换策略，结合海浪谱和快速傅里叶变换算法对世界空间坐标系下的海面初始波浪参数进行处理，以生成各个时间点的海面高度场数据，并对网格中的各个网格点进行水平方向上的平移处理，以得到平移后的网格，进而结合各个时间点的海面高度场数据、坐标转换策略以及所述平移后的网格，生成投影空间坐标系下的海浪仿真图像，保证了生成大规模海洋场景的海浪仿真图像时的实时性和真实性。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。其中：

图1是根据本公开第一实施例的海浪仿真图像的生成方法的流程示意图；

图2是MVP变换过程的示意图；

图3是世界空间中的位置与投影空间的位置之间的关系的示意图；

图4是根据本公开提供的海浪仿真图像的示例图；

图5是根据本公开第二实施例的海浪仿真图像的生成装置的结构示意图；

图6是用来实现本公开实施例的海浪仿真图像的生成方法的电子设备的框图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

目前，可以基于创建的海面网格，生成海面仿真图像，其中，海面网格，为在投影空间坐标系下创建的网格。然而，单纯的海面网格是静止的，网格顶点的位置信息不发生改变，因此基于单纯的海面网格生成的是静止的海面仿真图像。而要生成具有接近于真实海面的波浪运动效果的海浪仿真图像，需要为网格顶点赋予合适的运动高度数据，进行波浪建模，此时网格平面的运动才会接近于真实海面的波浪运动效果。而不同的波浪模拟方法会带来不同的波浪运动效果，因此选择合适的波浪建模方法是构建大规模海洋场景的海浪仿真图像的关键。

相关技术中，可以基于物理方程方法进行波浪建模，从而生成海浪仿真图像，其中物理方程方法主要是对流体Navier-Stokes(NS)方程进行求解，根据求解方法的不同，可分为基于网格的欧拉方法和基于粒子的拉格朗日方法。但由于通过物理方程方法进行波浪建模时，对复杂NS方程求解大大占用了CPU的计算负荷，限制了渲染水面的规模和实时性，因此无论是哪种物理方程方法都无法实时地模拟出大规模的水体效果，从而导致无法实时生成大规模海洋场景的海浪仿真图像。

本申请针对相关技术中通过物理方程方法无法实时地模拟出大规模的水体效果，从而导致无法实时生成大规模海洋场景的海浪仿真图像的技术问题，提出了一种海浪仿真图像的生成方法、装置、电子设备、存储介质和计算机程序产品。

本申请提供的海浪仿真图像的生成方法，采用数学模拟方法中的海浪谱和快速傅里叶变换算法进行波浪建模，由于不需要完全按照物理规律进行渲染计算，因此可以实现对大规模海洋场景的渲染，生成大规模海洋场景的海浪仿真图像，且由于采用海浪谱和快速傅里叶变换算法进行波浪建模时的计算复杂度不高，因此可以实时的模拟出大规模的水体效果，以实时生成大规模海洋场景的海浪仿真图像。

下面参考附图描述本申请实施例的海浪仿真图像的生成方法、装置、电子设备、存储介质和计算机程序产品。

首先结合图1，对本申请实施例提供的海浪仿真图像的生成方法进行详细说明。

图1是根据本申请第一实施例的海浪仿真图像的生成方法的流程示意图。其中，需要说明的是，本实施例提供的海浪仿真图像的生成方法的执行主体为海浪仿真图像的生成装置，该海浪仿真图像的生成装置可以为电子设备，也可以被配置在电子设备中，以实时的模拟出大规模的水体效果，实时生成大规模海洋场景的海浪仿真图像。

如图1所示，该海浪仿真图像的生成方法可以包括以下步骤：

步骤101，构建投影空间坐标系下的网格，以及从世界空间坐标系到投影空间坐标系的坐标转换策略。

可以理解的是，在计算机图形学中，为了能够在投影空间进行操作，则需要经过世界变换、视点变换、投影变换。这三种变换在变换的同时，完成了物体空间坐标系到投影空间坐标系(也称为裁剪空间坐标系)的转换。在GPU(Graphics Processing Unit，图形处理器)的渲染管线中，通常使用MVP来表示海面模型的变换过程。其中，由于四个不同的空间可以借助M_world、M_view和M_project这三个矩阵来进行操作，因此变换过程简称为MVP操作。

其中，参考图2可知，MVP变换过程具体为，利用M_world矩阵进行世界变换，从物体空间(也称为物体空间坐标系)转换到世界空间(也称为世界空间坐标系)，利用M_view矩阵进行视点变换，从世界空间转换到视点空间(也称为视点空间坐标系)，利用M_project矩阵进行投影变换，从视点空间转换到投影空间(也称为投影空间坐标系)。

在本申请实施例中，可以构建投影空间坐标系下的网格即投影网格，以及从世界空间坐标系到投影空间坐标系的坐标转换策略，从而利用坐标转换策略，实现世界空间坐标系中的位置到投影空间坐标系中的位置的转换，以基于投影空间坐标系下的网格，生成海浪仿真图像。

可以理解的是，参考图3所示的世界空间中的位置与投影空间中的位置之间的关系可知，构建投影空间坐标系下的网格时，投影网格的生成与摄像机的位置有关。在海洋场景中，当摄像机朝向海面时，投影网格能够正确转换到世界空间，但是当摄像机与水平面的夹角大于90度或是摄像机朝向天空时，世界空间中网格与水平面的交点就无法正确求出，从而摄像机中会出现网格的边缘，这种现象称之为“逆火”现象。

为了在基于投影网格生成海浪仿真图像时，避免出现“逆火”现象，需要限制摄像机的朝向和位置，然而在生成海浪仿真图像时，需要摄像机的视点的朝向是自由的，即当摄像机朝向天空时，海面网格也应该能够被正确渲染，从而得到正确的海浪仿真图像。这两个要求显然是矛盾的。

本申请实施例中，为了在基于投影网格生成海浪仿真图像时避免出现“逆火”现象，可以设置一个主摄像机和一个辅助摄像机，辅助摄像机与水平面的夹角小于预设角度阈值，辅助摄像机和主摄像机的本质相同，仅是功能不同，通过限制辅助摄像机的朝向和位置，以确定从世界空间坐标系到投影空间坐标系的坐标转换策略，以使投影网格能够投影到世界空间，而利用主摄像机实现其它功能，由于辅助摄像机与水平面的夹角小于预设角度阈值，从而避免了“逆火”现象的发生，且由于主摄像机的视点的朝向不受限制，从而海面网格能够被正确渲染，得到正确的海浪仿真图像。

即，步骤101可以通过以下方式实现：

构建投影空间坐标系下的网格；

设置与水平面的夹角小于预设角度阈值的辅助摄像机，并根据辅助摄像机的位置和朝向，确定从世界空间坐标系到投影空间坐标系的坐标转换策略。其中，预设角度阈值可以为90度。

在示例性实施例中，可以先根据辅助摄像机的位置和朝向，确定从世界空间坐标系到视点空间坐标系的第一坐标转换策略，再确定从视点空间坐标系到投影空间坐标系下的第二坐标转换策略，进而根据第一坐标转换策略和第二坐标转换策略，生成从世界空间坐标系到投影空间坐标系的坐标转换策略。

步骤102，结合海浪谱和快速傅里叶变换算法对世界空间坐标系下的海面初始波浪参数进行处理，以生成各个时间点的海面高度场数据。

在示例性实施例中，步骤102的具体实现过程为：确定海浪谱；根据海浪谱，对世界空间坐标系下的海面初始波浪参数进行处理，以得到各个时间点的海面波幅数据；对各个时间点的海面波幅数据进行快速傅里叶变换处理，得到各个时间点的海面高度场数据。

其中，快速傅里叶变换(FFT)算法，可以快速完成时域数据与频域数据之间的转换。

海面初始波浪参数，可以理解为海面平静时网格中各个网格点处的海面高度等参数。

其中，快速傅里叶变换算法的表达式可以为以下公式(1)的形式。

其中，h(X，t)表示海面的高度场，它是二维水平坐标X＝(x，z)和时间t的函数，表示t时刻下，水平位置(x，z)处的垂直高度。

表示傅里叶因子，决定了波浪表面结构，其中.波浪表面结构即所要应用的海浪谱。K表示波矢量，i表示虚数单位，即-1的平方根，k表示波数。

具体是波矢量K＝(k_x，k_z)和时间t的复数函数。

其中，当平面的采样点数为M*N，尺度为L_x*L_y时，k_x＝2πm/L_x，k_z＝2πm/L_y，其中

-M/2≤m＜M/2。

由于涉及到复数运算，根据欧拉公式，可以将傅里叶因了

转化为如下公式(2)所示。

其中，w(k)表示波数k和频率的关系，含义为海洋学中的关于波的弥散关系。

波的弥散关系与海面的高度有关，在浅水时，可表示为以下公式(3)。

w²(k)＝tanh(kd)gk

(3)

其中，g表示重力加速度，为9.8m/s²；tanh表示双曲正切函数；d表示水面的高度。

当在深水时，波的弥散关系则表示为以下公式(4)。

w²(k)＝gk

(4)

由于本申请中要构建的是大规模的海洋场景，因此波浪的运动更多的是深水区域的波浪特性，因此本申请实施例中使用公式(4)所示的深水时的弥散关系。

另外，

与

互为共轭关系，具体定义如以下公式(5)所示。

其中，ξ_r和ξ_i是相互独立的高斯随机数，ξ_r和ξ_i的范围是[0，1]。Ph(K)表示要应用的海浪谱，不同的海浪谱会产生不同的波浪运动状态，具体在真实感上会有所差别。

通过上面的公式(1)-(5)可以完成快速傅里叶变换算法中频域与时域数据的转化，从而完成根据海浪谱对世界空间坐标系下的海面初始波浪参数进行处理，以及对各个时间点的海面波幅数据进行快速傅里叶变换处理，从而快速地将海浪谱中的高度数据成功叠加到网格顶点上，使平面的高低起伏与真实波浪运动效果相一致。

可以理解的是，海洋场景模拟的真实与否关键在于海面波浪运动是否与真实环境相接近，而决定波浪运动真实感的本质在于波浪建模时的海浪谱选择，不同的海浪谱会产生不同的波浪运动状态，具体在真实感上会有所差别。

在真实环境中，波浪运动受多种环境因素的影响，不同天气下，仅仅风力和风向的不同，就能大幅改变海面的波浪运动状态。因此对大规模海洋场景的渲染工作而言，选择较为合适的海浪谱进行波浪建模是模拟出复杂多变的波浪运动效果的关键。同时，在前述实施例中也提到了

决定了水面波浪的结构。

在示例性实施例中，可以只单纯考虑风对波浪的影响，来确定海浪谱。相应的，可以通过以下方式确定海浪谱：

确定海面上的风速数据；

根据风速数据以及海浪谱公式，生成海面上的海浪谱。

其中，风速数据包括风向和风速大小。

海浪谱公式，可以根据需要设置。

在示例性实施例中，通过对大量海面浮标、照片和雷达测量数据的统计分析，可以得到结论：

可以近似地看成独立的、统计不变的并且符合正态分布的空间谱。因此，在渲染海面波浪时，只单纯考虑风对波浪的影响时，可选择Phillips频谱来作为海浪谱，即将Phillips频谱的表示式作为海浪谱公式，从而进行FFT算法的转换。

其中，Phillips频谱具体表示为以下公式(6)，即海浪谱公式具体为公式(6)所示。

其中，Ph(K)表示海浪谱；A为常数，具体为对整个波浪高度产生影响的常数；L＝v²/g表示持续风速为v的风在海面上产生的最大海浪波长；W是风力的方向向量，表示风速数据中的风向；v表示风速数据中的风速大小；g重力加速度；k表示波数。

步骤103，对网格中的各个网格点进行水平方向上的平移处理，以得到平移后的网格。

可以理解的是，通过上述公式(1)-(5)可以成功模拟投影坐标系下的网格垂直方向上高度的变化，但是渲染出的波浪的波峰与波谷可能较为平滑，与真实场景中尖锐波峰的效果可能不相符。

为了改善这一现象，本申请实施例中，可以对网格中的各个网格点进行水平方向上的平移处理。具体的，可以按照以下公式(7)和(8)所示的平移公式实现平移处理。

X＝X+λD(X，t)

(7)

其中，X表示网格点的位置。λ表示控制网格点进行水平方向的平移处理的常数。λ的值越大，模拟的波浪的波峰越尖锐，波谷越平坦。

表示傅里叶因子，与海浪谱对应。K表示波矢量。k表示波数。t表示时间点。

步骤104，结合各个时间点的海面高度场数据、坐标转换策略以及平移后的网格，生成投影空间坐标系下的海浪仿真图像。

其中，结合海面高度场数据、坐标转换策略以及平移后的网格，生成投影空间坐标系下的海浪仿真图像的过程，可以参考相关技术中结合海面高度场数据、坐标转换策略以及投影空间坐标系下网格生成投影空间坐标系下的海浪仿真图像的过程，此处不再赘述。

上述海浪仿真图像的生成方法，通过对网格中的各个网格点进行水平方向上的平移处理，以进行波浪修正，使得渲染出的波峰尖锐，与真实场景中尖锐波峰相符，从而使波浪运动的状态更加真实，而利用海浪谱和快速傅里叶变换算法进行海浪谱的快速采样和转换，不需要完全按照物理规律进行渲染计算，进行波浪建模时的计算复杂度不高，保证了海浪仿真图像生成的效率。由此，保证了生成大规模海洋场景的海浪仿真图像时的实时性和真实性。其中，通过本申请实施例提供的海浪仿真图像的生成方法生成的海浪仿真图像例如可以为图4所示的海浪仿真图像。

根据本申请实施例提供的海浪仿真图像的生成方法，首先构建投影空间坐标系下的网格，以及从世界空间坐标系到投影空间坐标系的坐标转换策略，再结合海浪谱和快速傅里叶变换算法对世界空间坐标系下的海面初始波浪参数进行处理，以生成各个时间点的海面高度场数据，并对网格中的各个网格点进行水平方向上的平移处理，以得到平移后的网格，进而结合各个时间点的海面高度场数据、坐标转换策略以及平移后的网格，生成投影空间坐标系下的海浪仿真图像。由此，保证了生成大规模海洋场景的海浪仿真图像时的实时性和真实性。

与上述实施例提供的海浪仿真图像的生成方法相对应，本申请的一种实施例还提供一种海浪仿真图像的生成装置，由于本申请实施例提供的海浪仿真图像的生成装置与上述实施例提供的海浪仿真图像的生成方法相对应，因此海浪仿真图像的生成方法的实施方式也适用于本实施例提供的海浪仿真图像的生成装置，在本实施例中不再详细描述。图5是根据本申请第二实施例的海浪仿真图像的生成装置的结构示意图。其中，该海浪仿真图像的生成装置可以配置在电子设备中。

如图5所示，该海浪仿真图像的生成装置500可以包括：

构建模块501，用于构建投影空间坐标系下的网格，以及从世界空间坐标系到投影空间坐标系的坐标转换策略；

第一处理模块502，用于结合海浪谱和快速傅里叶变换算法对世界空间坐标系下的海面初始波浪参数进行处理，以生成各个时间点的海面高度场数据；

第二处理模块503，用于对网格中的各个网格点进行水平方向上的平移处理，以得到平移后的网格；

生成模块504，用于结合各个时间点的海面高度场数据、坐标转换策略以及平移后的网格，生成投影空间坐标系下的海浪仿真图像。

在本申请的一个实施例中，第一处理模块502，包括：

确定单元，用于确定海浪谱；

第一处理单元，用于根据海浪谱，对世界空间坐标系下的海面初始波浪参数进行处理，以得到各个时间点的海面波幅数据；

第二处理单元，用于对各个时间点的海面波幅数据进行快速傅里叶变换处理，得到各个时间点的海面高度场数据。

在本申请的一个实施例中，确定单元，具体用于：

确定海面上的风速数据；

根据风速数据以及海浪谱公式，生成海面上的海浪谱。

在本申请的一个实施例中，海浪谱公式为，

其中，Ph(K)表示海浪谱；A为常数；L＝v²/g表示持续风速为v的风在海面上产生的最大海浪波长；W表示风速数据中的风向；v表示风速数据中的风速大小，g重力加速度；k表示波数。

在本申请的一个实施例中，平移处理所采用的平移公式为，

X＝X+λD(X，t)

其中，X表示网格点的位置；

表示傅里叶因子，与海浪谱对应；K表示波矢量；k表示波数；t表示时间点，λ表示常数。

根据本申请实施例提供的海浪仿真图像的生成装置，首先构建投影空间坐标系下的网格，以及从世界空间坐标系到投影空间坐标系的坐标转换策略，再结合海浪谱和快速傅里叶变换算法对世界空间坐标系下的海面初始波浪参数进行处理，以生成各个时间点的海面高度场数据，并对网格中的各个网格点进行水平方向上的平移处理，以得到平移后的网格，进而结合各个时间点的海面高度场数据、坐标转换策略以及平移后的网格，生成投影空间坐标系下的海浪仿真图像。由此，保证了生成大规模海洋场景的海浪仿真图像时的实时性和真实性。

根据本公开的实施例，本公开还提供了一种电子设备、一种可读存储介质和一种计算机程序产品。

图6示出了可以用来实施本公开的实施例的示例电子设备600的示意性框图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备600还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本公开的实现。

如图6所示，电子设备600包括计算单元601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的计算机程序或者从存储单元608加载到随机访问存储器(RAM)603中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 603中，还可存储电子设备600操作所需的各种程序和数据。计算单元601、ROM 602以及RAM 603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。

电子设备600中的多个部件连接至I/O接口605，包括：输入单元606，例如键盘、鼠标等；输出单元607，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元608，例如磁盘、光盘等；以及通信单元609，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元609允许电子设备600通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

计算单元601可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元601的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元601执行上文所描述的各个方法和处理，例如海浪仿真图像的生成方法。例如，在一些实施例中，海浪仿真图像的生成方法可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元608。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 602和/或通信单元609而被载入和/或安装到电子设备600上。当计算机程序加载到RAM 603并由计算单元601执行时，可以执行上文描述的海浪仿真图像的生成方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，计算单元601可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行海浪仿真图像的生成方法。

本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、互联网和区块链网络。

计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器也可以为分布式系统的服务器，或者是结合了区块链的服务器。

根据本公开的实施例，本公开还提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，所述计算机指令用于使所述计算机执行前述任一实施例所述的海浪仿真图像的生成方法。

根据本公开的实施例，本公开还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现前述任一实施例所述的海浪仿真图像的生成方法。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。

Claims (10)

1.一种海浪仿真图像的生成方法，其特征在于，包括：

构建投影空间坐标系下的网格，以及从世界空间坐标系到投影空间坐标系的坐标转换策略；

结合海浪谱和快速傅里叶变换算法对世界空间坐标系下的海面初始波浪参数进行处理，以生成各个时间点的海面高度场数据；

对所述网格中的各个网格点进行水平方向上的平移处理，以得到平移后的网格；

结合各个时间点的海面高度场数据、所述坐标转换策略以及所述平移后的网格，生成所述投影空间坐标系下的海浪仿真图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述结合海浪谱和快速傅里叶变换算法对世界空间坐标系下的海面初始波浪参数进行处理，以生成各个时间点的海面高度场数据，包括：

确定海浪谱；

根据所述海浪谱，对世界空间坐标系下的海面初始波浪参数进行处理，以得到各个时间点的海面波幅数据；

对各个时间点的海面波幅数据进行快速傅里叶变换处理，得到各个时间点的海面高度场数据。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定海浪谱，包括：

确定海面上的风速数据；

根据所述风速数据以及海浪谱公式，生成所述海面上的所述海浪谱。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述海浪谱公式为，

其中，Ph(K)表示海浪谱；A为常数；L＝v²/g表示持续风速为v的风在海面上产生的最大海浪波长；W表示风速数据中的风向；v表示风速数据中的风速大小，g重力加速度；k表示波数。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述平移处理所采用的平移公式为，

X＝X+λD(X,t)

其中，X表示网格点的位置；

表示傅里叶因子，与海浪谱对应；K表示波矢量；k表示波数；t表示时间点，λ表示常数。

6.一种海浪仿真图像的生成装置，其特征在于，包括：

构建模块，用于构建投影空间坐标系下的网格，以及从世界空间坐标系到投影空间坐标系的坐标转换策略；

第一处理模块，用于结合海浪谱和快速傅里叶变换算法对世界空间坐标系下的海面初始波浪参数进行处理，以生成各个时间点的海面高度场数据；

第二处理模块，用于对所述网格中的各个网格点进行水平方向上的平移处理，以得到平移后的网格；

生成模块，用于结合各个时间点的海面高度场数据、所述坐标转换策略以及所述平移后的网格，生成所述投影空间坐标系下的海浪仿真图像。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一处理模块，包括：

确定单元，用于确定海浪谱；

第一处理单元，用于根据所述海浪谱，对世界空间坐标系下的海面初始波浪参数进行处理，以得到各个时间点的海面波幅数据；

第二处理单元，用于对各个时间点的海面波幅数据进行快速傅里叶变换处理，得到各个时间点的海面高度场数据。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述确定单元，具体用于：

确定海面上的风速数据；

根据所述风速数据以及海浪谱公式，生成所述海面上的所述海浪谱。

9.一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其特征在于，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-5中任一项所述的方法。

10.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机指令用于使所述计算机执行根据权利要求1-5中任一项所述的方法。

Images