海浪仿真图像的生成方法、装置、电子设备和存储介质制造方法及图纸

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。真图像时的实时性和真实性。真图像时的实时性和真实性。

【技术实现步骤摘要】
海浪仿真图像的生成方法、装置、电子设备和存储介质


[0001]本公开涉及计算机
，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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。

技术实现思路

[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]本申请公开的技术方案，具体如下有益效果：
[0011]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。
[0012]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
[0013]附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。其中：
[0014]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；
[0015]图2是MVP变换过程的示意图；
[0016]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；
[0017]图4是根据本公开提供的海浪仿真图像的示例图；
[0018]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；
[0019]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
[0020]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。
[0021]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。
[0022]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。
[0023]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。
[0024]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，生成大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：席有猷，陈东，王勇，王涵，肖永辉，干哲，
申请(专利权)人：中国人民解放军九三一一四部队，
类型：发明
国别省市：