计算依据。
[0052] 步骤2 :判断该船舶目标是否存在，已存在则等待渲染处理；不存在则创建对应的 船舶目标，等待渲染。
[0053] 步骤3 :遍历待渲染目标，根据可见性条件、观察距离，进行渲染前计算，判断三维 船舶目标的可见性、密集度和渲染的细节层次，根据计算结果动态加载或卸载相关资源。
[0054] 步骤3-1 :根据三维观察点位置和船舶目标位置，将地理坐标（经度longitude，炜 度latitude，高度altitude)转换为笛卡尔坐标（x，y，z)，观察位置（xe，ye，ze)和船舶目 标位置（x，y，z)两点间直线距离，记录观察距离d;计算方式如下，其中R为地球半径；
[0055] 坐标转换：
[0056]距离计算：d= |(X，y,z)_(xc, yc,zc) | ;
[0057] 步骤3-2:根据船舶目标位置和观察位置，进行视口裁剪和可见性判断，视截体之 外的目标隐藏，不做渲染；
[0058] 步骤3-3:根据船舶长度、宽度，观察距离和视角，计算船舶目标在屏幕上的投影 位置和面积，使用正方形表达，记录投影平面位置（x1，y1)和边长r;使用mXn的二维数组 A记录投影面所有位置的密集度，如果投影位置相互重合，观察距离更远的目标隐藏，不做 渲染；计算方式如下，计算方式如下，其中（t，b，l，r)分别表示是投影窗口平面的上下左右 边界，N和F分别是虚拟相机近平面和远平面的观察距离，M是投影矩阵；
[0059] 投影矩阵
[0060] 其中参数：
[0061] 投影计算：(X1，y1，z1，1)T=MX(X，y, z,1)T，
[0062] 密集判断：A(x1，y1) > 1表示（x1，y1)位置有重叠，
[0063] 其中A为mXn的二维数组，与投影窗口大小一致，m=r-1，n=b-t ;
[0064] 步骤3-4:根据船舶的观察距离或者视角高度，决定当前尺度下该船舶的显示模 式和渲染细节，如图3 (由于本发明特殊性，图3只能以灰度形式展现）所示，区别使用精确 模型、简单模型、精确纹理、简单纹理对船舶目标进行展现，不需要的细节元素进行隐藏，不 做植染。
[0065] 步骤4:根据观察距离、船舶航速和渲染帧速，计算船舶航行的插值间隔；根据 图4多尺度插值和拟合计算的示意图所示，根据观察距离计算当前尺度下的插值间隔为 interval;计算当前时刻距上次插值的时间间隔为interval1，与插值间隔比较，不足一次 插值间隔，直接给定原来点的位置和姿态，不做后续计算；超过插值间隔过多或观察距离很 远，直接给定最新点的位置和姿态；剩余的情况需进行进一步的前推或拟合计算，得到合适 的位置和姿态。
[0066] 步骤5:对于确定显示的三维船舶目标，根据两次目标情报点给定的时间和位置， 通过不同的拟合路线和插值间隔计算下一帧渲染的位置和姿态。
[0067] 步骤5-1:计算前一点和最新点的时间间隔，记作time，计算当前时刻所处的比 例，记作ratio;根据前一点位置和最新点所给的位置，计算两者间的距离朝向，分别记作 length和heading;
[0068] 步骤5-2 :根据两点的时间间隔、距离、和朝向，距离小于10米或时间小于1秒，保 持原航向和速度，按当前时刻前推给点；距离小于船舶长度或朝向正切值小于船舶长宽比， 采用直线插值；其他情况则采用曲线拟合；
[0069] 曲线拟合计算方式如下，其中：
[0070] (1)上一点的时刻timel，位置记作（longitudel，latitudel，altitudel)，速度记 作vl，航向记作coursel;
[0071] (2)最新点的时刻time2,位置记作（longitude2,Iatitude2，altitude2)，速度记 作v2,航向记作course2,时刻记作time2 ;
[0072] (3)当前点的时刻time1，位置记作（longitude1，latitude1，altitude1)，速度记作 v1，航向记作course1;
[0073] (4)最新点与上一点的距离记作length，朝向记作turning，当前点与上一点的距 离记作length1，朝向记作turning1，R为地球半径；
[0074] 距离朝向：
[0075] 球面角度
[0076] 经度炜度
[0077] 步骤5-3 :根据前推、插值、或拟合计算得到的位置点和方向，计算对应的偏移矩 阵、扭转矩阵、缩放矩阵，进行三维船舶及其元素的渲染处理。最终在不同尺度下的均实现 了高效的渲染和计算，如图5、图6、图7所示（由于本发明特殊性，图5~图7只能以灰度 形式展现），分别是大范围、局部场景和近距离下的三维船舶动态展现效果。
[0078] 本发明提供了一种基于多尺度渲染和拟合的三维船舶动态展现方法，具体实现该 技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术 领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这 些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技 术加以实现。
【主权项】
1. 一种基于多尺度擅染和拟合的=维船舶动态展现方法，其特征在于，包括如下步 骤： 步骤1:接收船舶目标情报，解析船舶信息，动态匹配对应资源； 步骤2 :判断该船舶目标是否存在，已存在则等待擅染处理；不存在则创建对应的船舶 目标，等待擅染； 步骤3 :遍历待擅染目标，进行擅染前计算，判断S维船舶目标的可见性、密集度和擅 染的细节层次，根据计算结果动态加载或卸载对应资源； 步骤4 :根据观察距离、船舶航速和擅染帖速，计算船舶航行的插值间隔； 步骤5 :对于确定显示的S维船舶目标，根据两次目标情报点给定的时间和位置，通过 不同的拟合路线和插值间隔计算下一帖擅染的位置和姿态。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1中，船舶信息包括：船舶目标位置 即经缔度、高度、航向、航速、长度、宽度，W及=维观察点位置和视角。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤3包括W下步骤： 步骤3-1 :根据=维观察点位置和船舶目标位置，将地理坐标的经度、缔度W及高度转 换为笛卡尔坐标（X，y，Z)，计算观察位置（X%y%Z^)和船舶目标位置（X，y，Z)两点间直线 距离，记录观察距离d;计算方式如下，其中R为地球半径； 龙二RXsinijatitude)Xcosijongitude) 坐标转换：/ :=度X 台）Xsin(io/^7Yw/)， g=RXco&ijatitucle)altitude 距离计算：d=I(X，y,z)-(xE,yt,z。）I， 其中，longi1:ude为经度，latitude为缔度，altitude为高度； 步骤3-2 :根据船舶目标位置和观察位置，进行视口裁剪和可见性判断，裁剪范围之外 的目标隐藏，不做擅染； 步骤3-3 :根据船舶长度、宽度，观察距离和视角，计算船舶目标在屏幕上的投影位置 和面积，使用正方形表达，记录其在投影窗口平面的位置和边长；使用mXn的二维 数组A记录投影面所有位置的密集度，如果投影位置相互重合，观察距离更远的目标隐藏， 不做擅染；计算方式如下，其中（t，b，l，r)分别表示是投影窗口平面的上下左右边界，N和 F分别是虚拟相机近平面和远平面的观察距离，M是投影矩阵； tir-1) 切 好 切- 投影矩阵:必=:"T纺溫屋， _O 0 - 1 0 _ 且中参数.姑=-(户、+A- /、甲甄.顯二-2佩/(/^_诉 投影计算：片，/，z\ 1)T=MX(X，y,Z, 1)T， 密集判断：A(x\ /) >I表示/)位置有重叠， 其中A为mXn的二维数组，与投影窗口大小一致，m=r-l，n=b-t; 步骤3-4 :根据船舶的观察距离或者视角高度，决定当前尺度下该船舶的显示模式和 擅染细节。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤4中，根据观察距离计算当前尺度下 的插值间隔为interval;计算当前时刻距上次插值的时间间隔为interval，与插值间隔比 较，不足一次插值间隔，直接给定原来点的位置和姿态，不做后续计算；超过插值间隔，直接 给定最新点的位置和姿态。5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤5包括W下步骤： 步骤5-1 :计算前一点到最新点的时间间隔，W及前一点到当前点的时间time,W及所 占比例，记作ratio;根据前一点位置和最新点所给的位置，计算两者间的距离朝向，分别 记作Ien邑th和turnin邑； 步骤5-2 :根据两点的时间间隔、距离和朝向，在不同的给点情况下，有区别的选择进 行多尺度的前推计算、直线插值或曲线拟合：距离小于10米或时间小于1秒，保持原航向和 速度，按当前时刻前推给点；距离小于船舶长度或朝向正切值小于船舶长宽比，采用直线插 值；其他情况则采用曲线拟合； 曲线拟合计算方式如下，其中： (1) 上一点的时刻timel，位置记作（longi1:udel，lati1:udel，altitudel)，速度记作 Vl，航向记作course1 ; (2) 最新点的时刻time2,位置记作（longi1:ude2，Iati1:ude2，altitudes),速度记作 v2,航向记作course2,时刻记作time2 ; (3) 当前点的时刻timei，位置记作（longi1:udei，Iati1:udei，alti1:udei)，速度记作yi， 航向记作coursei; (4) 最新点与上一点的距离记作length,朝向记作化rning，当前点与上一点的距离记 作lengthi，朝向记作Uirningi,R为地球半径；距离朝向 球面角度 经度缔度 步骤5-3 :根据前推、插值、或拟合计算得到的位置点和方向，计算对应的偏移矩阵、扭 转矩阵、缩放矩阵，进行=维船舶及其元素的擅染处理，最终得到=维船舶的动态擅染效 果。
【专利摘要】本发明获取实时船舶目标的类型、位置、航向和航速信息，结合计算机系统配置，动态匹配相应的三维模型、图标信息，作为船舶展现的要素；基于观察距离和密集程度，切换不同尺度下船舶的可见性和三维展现方式，保证模型等资源的动态卸载；根据观察距离和位置航速等信息，确定不同情况下的插值间隔和拟合路线，在不同给点情况下进行多尺度的前推计算、直线插值或曲线拟合，提高处理效率和船舶航行展现的平滑度。最终实现高效动态的三维船舶展现效果，兼顾整体性能优化和细节特征展现。
【IPC分类】G06T15/00, G06T17/00
【公开号】CN105205852
【申请号】CN201510708799
【发明人】李作君, 韩晓宁, 李小欢, 李如意, 王盛朋, 隋远
【申请人】中国电子科技集团公司第二十八研究所
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年10月27日