一种虚拟场景中可视物体的二维裁剪生成方法
【专利摘要】本发明提供了一种虚拟场景中可视物体的二维裁剪生成方法，通过统一坐标系、求解投影后的最大凸包和判断投影顶点与最大凸包的关系，实现视景体在三维空间裁剪转换到二维空间进行的目的，降低了裁剪判断的计算开销。通过实验对比分析，本发明能准确地进行视景体裁剪，较之传统的三维视景体裁剪方法，计算效率提高了2.6～4.5倍，能有效地应用于大场景实时绘制中。
【专利说明】一种虚拟场景中可视物体的二维裁剪生成方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于计算机虚拟场景中视景体裁剪【技术领域】，尤其涉及一种虚拟场景中可 视物体的二维裁剪生成方法。
【背景技术】
[0002] 在构成大规模场景的几何面片中，每次成像的可见面片只占很少一部分，通常在 10%左右。因此，利用视景体裁剪可以节省大量关于不可见部分的光栅化和光照等费时计 算，提高成像速度，降低场景复杂度。
[0003] 世界坐标系中的大部分场景（如森林场景），在Y方向上较少有重叠，S卩：世界坐 标系Χ0Ζ平面上的一点通常只属于一个物体包围盒在Χ0Ζ平面的投影（如图1所示）。传 统的视景体裁剪方法为三维空间的判断方法，对此类场景的裁剪效率较低。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种虚拟场景中可视物体的二维裁剪生成方法，旨在解决 现有技术中裁剪效率较低的问题。
[0005] 本发明是这样实现的，一种虚拟场景中可视物体的二维裁剪生成方法，包括以下 步骤：
[0006] S1、在相同的坐标系中描述视景体和场景对象，并分别求解出视景体的8个顶点 和场景对象各顶点在该坐标系下的坐标位置；
[0007] S2、将视景体和场景中物体投影在同一平面上，并求解出视景体投影点所构成的 最大凸包；
[0008] S3、通过判断场景对象的包围盒投影是否在最大凸包内，推断三维空间中物体是 否在视景体范围内。
[0009] 优选地，在步骤S1中，所述坐标系为世界空间坐标系；所述视景体采用AABB包围 盒来代替。
[0010] 优选地，在步骤S1中，所述视景体的8个顶点位置的计算公式分别用函数定义 为：
【权利要求】
1. 一种虚拟场景中可视物体的二维裁剪生成方法，其特征在于包括以下步骤： 51、 在相同的坐标系中描述视景体和场景对象，并分别求解出视景体的8个顶点和场 景对象各顶点在该坐标系下的坐标位置； 52、 将视景体和场景中物体投影在同一平面上，并求解出视景体投影点所构成的最大 凸包； 53、 通过判断场景对象的包围盒投影是否在最大凸包内，推断三维空间中物体是否在 视景体范围内。
2. 如权利要求1所述的虚拟场景中可视物体的二维裁剪生成方法，其特征在于，在步 骤S1中，所述坐标系为世界空间坐标系；所述视景体采用AABB包围盒来代替。
3. 如权利要求2所述的虚拟场景中可视物体的二维裁剪生成方法，其特征在于，在步 骤S1中，所述视景体的8个顶点位置的计算公式分别用函数定义为：
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 其中，111、凡^、4分别为近、远裁剪平面的宽度和高度； cn、cf*别为近、远裁剪平面的中心，并且
其中，p为虚拟相 机的位置Dn、Df分别为相机相距近、远裁剪平面的距离
为规范化后的3个标准向 量。
4. 如权利要求1所述的虚拟场景中可视物体的二维裁剪生成方法，其特征在于，在步 骤S2中，所述最大凸包的求解包括以下具体过程： 遍历视景体投影后形成的各顶点，确保各顶点具有唯一性，若有相同的点，则只保留1 个，最终顶点集合为S; 将S中各顶点按横坐标X值递增排序，对于X值相同的点，则按Y值递增排序，最终排 序后的有序顶点集合为s' ； 对s'内的点实施改进后的双向队列Melkman算法步骤。
5. 如权利要求4所述的虚拟场景中可视物体的二维裁剪生成方法，其特征在于，在所 述对s'内的点实施改进后的双向队列Melkman算法步骤的步骤中，物体包围盒若采用AABB 包围盒，则在XOZ平面投影形成的顶点为平行于XOZ平面4个顶点的X和Z坐标，Y值设定 为〇。
6.如权利要求1所述的虚拟场景中可视物体的二维裁剪生成方法，其特征在于，所述 步骤S3步骤以下具体步骤： 逆时针排序最大凸包顶点，通过判断投影后的点是否在每一条边的左侧来判断该顶点 是否在凸多边形内； 令L为最大凸包逆时针排序的边集合，P为1个对象包围盒投影后的顶点集合，函数 leftToLine(p, 1)通过返回值判断点p与边1的位置关系：若leftToLine(p, 1) > 0, p位 于边 1 的左侧；若 leftToLine(p, 1) < 0, p 位于边 1 的右侧；若 leftToLine(p, 1) = 0, p 位于边1上； 判断三维场景中对象是否在视景体内，其中，若
， 则包围盒在视景体内，若
，则包围盒与视景体相交，若
，则包围盒在视景体外。
【文档编号】G06T11/00GK104050689SQ201410255051
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月10日 优先权日:2014年6月10日
【发明者】王春华, 韩栋, 周书臣, 徐洪章, 杨天明, 杨锋英 申请人:黄淮学院