一种基于场景漫游的虚拟森林仿真信息多级联动方法及其系统技术方案

一种基于场景漫游的虚拟森林仿真信息多级联动方法，包括如下步骤：(1)利用森林生长模型计算各树木的生物量大小，在计算机屏幕上绘制虚拟森林场景；(2)通过自动方式识别虚拟森林仿真场景实时交互漫游过程中的仿真事件；(3)形成视点与树木的视距对照表；(4)形成新视点与树木的视距对照表；(5)确定进行粒度转换时的虚拟森林仿真信息的联动方式；(6)确定虚拟森林场景中修正树木生物量的联动策略；(7)从场景数据库中查找与新树木生物量相对应的树木可视化模型，在计算机屏幕上重新绘制虚拟森林场景。以及实现该方法的系统。本发明专利技术有效地解决了虚拟森林仿真场景转换时的耗时过长的问题，提高了场景操作的实时性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于虚拟现实
，涉及的是ー种基于场景漫游的虚拟森林仿真信息多级联动方法及其系统。
技术介绍
大規模的虚拟森林场景仿真包含了在动态环境影响下不同时空尺度的树木生长变化情況。在时空尺度上可以将森林场景分为三种不同粒度场景细粒度单木场景、中粒度林分场景和粗粒度全林分场景。现有的森林仿真系统一般都是针对各自特定的应用需求，采用对应的ー种生长模型或仿真技术来进行単一粒度的森林生长仿真。这些系统往往都是针对个性化需求单独设计和开发的，当用户需要从ー个粒度的场景转换到另ー个粒度的场景时需要根据树木生长模型和环境因素进行重新计算，其计算过程非常耗时。由于这些虚拟森林仿真系统没有建立不同粒度场景信息之间的关联关系，因此，无法从ー种粒度的仿真场景快速转换到另ー种粒度的仿真场景，严重影响了大規模森林场景绘制和漫游速度。事实上，通过分析和识别虚拟森林场景的漫游操作，并利用不同粒度森林场景仿真信息之间的关联和映射关系，可以实现虚拟森林场景信息的快速联动和场景变换，从而加快大规模森林场景的绘制速度，提升虚拟森林场景漫游的实时性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于不同粒度森林仿真场景变换时需要利用不同的生长模型重新计算而产生的耗时过长问题，本专利技术提供ー种能利用不同粒度场景信息之间的关联关系，并通过树木生物量的修正计算，快速获取新粒度森林场景中的树木生物量为主的基于场景漫游的虚拟森林仿真信息多级联动方法及其系统。本专利技术的目的是通过如下技术方案来完成的ー种基于场景漫游的虚拟森林仿真信息多级联动方法，该方法包括如下步骤(I)利用森林生长模型计算各树木的生物量大小，井根据计算得到的各树木生物量大小从场景数据库中查找与树木生物量相对应的树木可视化模型，在计算机屏幕上绘制虚拟森林场景；(2)通过自动方式识别虚拟森林仿真场景实时交互漫游过程中的仿真事件，并确定仿真事件的事件标识和事件类型；(3)实时获取仿真事件发生时的仿真场景參数，并从所述的仿真场景參数中提取出当前视点与虚拟森林仿真场景中各树木生长位置之间的距离，形成视点与树木的视距对照表；所述的树木生长位置是树木在虚拟森林场景中生长地点的三维坐标信息，所述的仿真场景參数包括用户视点位置、各树木的生长位置、各树木的生物量和各树木的三维模型信息；(4)根据仿真事件引起的场景视角或视点的变化，重新计算用户新视点的位置，并计算新视点与虚拟森林仿真场景中各树木生长位置之间的距离，形成新视点与树木的视距对照表；所述的新视点是指进行仿真事件操作后虚拟森林仿真的视角或视点会发生变化，从而产生的不同于当前视点的用户视点；(5)根据视点与树木的视距对照表、新视点与树木的视距对照表中各树木的视距大小，并通过对不同粒度场景的视距区间的比对，确定进行粒度转换时的虚拟森林仿真信息的联动方式；所述的虚拟森林仿真信息的联动方式包括大粒度转换到小粒度和小粒度转换到大粒度；(6)根据选定的虚拟森林仿真信息联动方式确定虚拟森林场景中修正树木生物量的联动策略，并利用所述的联动策略对原树木生物量进行修正得到新虚拟森林仿真场景中的新树木生物量；所述的树木生物量替换策略可以是中或细粒度场景到粗粒度场景、粗或细粒度场景到中粒度场景、中或粗粒 度场景到细粒度场景三种方式中任ー种；(7)利用修正后的新树木生物量，从场景数据库中查找与新树木生物量相对应的树木可视化模型，在计算机屏幕上重新绘制虚拟森林场景。进ー步，所述步骤(I)中，所述的森林生长模型至少是细粒度、中粒度、粗粒度的森林生长模型中的ー种，所述的树木生物量是指树木在设定时间内积累的有机质总量，用单位时间积累的平均质量来表示，所述的树木可视化模型是三维树木模型、树木图片或其它表不树木的符号。再进ー步，所述步骤(2)中，所述的仿真事件是用户通过鼠标、键盘和操作手柄中至少ー种设备进行的虚拟森林场景漫游操作，所述的仿真事件标识是标记仿真事件唯一编码，用于识别仿真事件对象，所述的事件类型是平移、旋转、放大、縮小操作中的ー种。更进一歩，所述步骤(5)中，转换方式包括以下六种粗粒度全林分场景到中粒度林分场景、粗粒度全林分场景到细粒度单木场景、中粒度林分场景到细粒度单木场景、细粒度单木场景到中粒度林分场景、细粒度单木场景到粗粒度全林分场景和中粒度林分场景到粗粒度全林分场景。ー种基于场景漫游的虚拟森林仿真信息多级联动系统，该系统由仿真应用层和数据层组成，所述的仿真应用层包括仿真參数模块、生长仿真模块、信息联动模块、策略管理模块、生长模型管理模块、场景管理模块，以及漫游事件监控和管理模块；所述的数据层至少包括场景联动策略库、生长模型库以及场景数据库。所述的生长模型管理模块用于对不同粒度森林场景的生长模型进行管理，建立不同粒度森林场景与植物生长模型直接的对应关系；所述的策略管理模块负责管理不同场景粒度进行转换时用于修正树木生物量的联动策略，以及不同粒度场景的视距区间的參数；所述的场景管理模块包含对场景中树木的管理、场景中地物的管理以及场景地形的管理；所述的仿真參数模块负责管理森林场景仿真初始的參数和用户自定义的仿真參数，所述的森林场景初始參数包括树木初始化參数、植物生长模型參数和默认森林环境參数信息，所述的用户自定义仿真參数是根据用户实际情况设定输入的场景环境及模型參数；所述的生长仿真模块可以根据用户设定的场景环境參数，从生长模型库中选择合适的植物生长模型对不同粒度的森林场景进行生长的模拟；所述的漫游事件监控和管理模块负责对场景漫游过程中的仿真事件进行定义和管理，一个完整的仿真事件包含事件标识、影响參数和时间属性等内容；仿真事件模块需要对不同类型的仿真事件进行定义，并在仿真过程中对仿真事件进行检测分析，根据分析结果选择合适的场景转换策略；所述的信息联动模块在仿真事件模块对仿真事件进行分析得到结果后，根据所选择的联动策略对场景信息进行转换，完成不同粒度森林场景仿真信息的联动。 数据层提供虚拟森林仿真过程中的生长模型数据信息，以及不同场景粒度森林场景仿真信息进行转换时的场景数据和联动策略信息；所述的联动策略库存储场景转换策略和粒度转换信息数据；所述的粒度转换信息数据至少包括树种初始信息、树木分布信息和场景环境信息；所述的生长模型库用于存储不同粒度场景森林生长所需要的生长模型，以及用于生长模型计算所需要的參数；所述的场景数据库包括可视化树木模型、树木分布图、场景地形数据、场景环境參数、场景树木信息，以及除树木外的其他地物数据。进ー步，所述场景数据库中，所述的树木可视化模型是用于场景可视化的三维树木模型、树木图片或其它表示树木的符号，所述的树木分布图表示场景中各树木的生长位置信息，所述的地形数据至少包括地形坐标和地形纹理信息，所述的场景环境參数包含温度、水份和阳光信息，所述的场景树木数据包括粗粒度、中粒度和细粒度三个不同粒度场景的树木信息数据。本专利技术的技术构思为本专利技术通过仿真应用层软件自动识别虚拟森林仿真场景实时交互漫游过程中的仿真事件，并预估仿真事件引起的场景视角或视点的变化，重新计算用户新视点的位置和各树木到视点的距离，然后按照定义的不同粒度场景的视距区间确定不同粒度转换时的树木生物量修正策略，并从场景数据库中读取相应的可视化树木模型在新粒度虚拟森林场景中进行绘制，从而完成虚拟森林仿真信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ー种基于场景漫游的虚拟森林仿真信息多级联动方法，其特征在于该方法包括如下步骤 (1)利用森林生长模型计算各树木的生物量大小，井根据计算得到的各树木生物量大小从场景数据库中查找与树木生物量相对应的树木可视化模型，在计算机屏幕上绘制虚拟森林场景； (2)通过自动方式识别虚拟森林仿真场景实时交互漫游过程中的仿真事件，并确定仿真事件的事件标识和事件类型； (3)实时获取仿真事件发生时的仿真场景參数，并从所述的仿真场景參数中提取出当前视点与虚拟森林仿真场景中各树木生长位置之间的距离，形成视点与树木的视距对照表；所述的树木生长位置是树木在虚拟森林场景中生长地点的三维坐标信息，所述的仿真场景參数包括用户视点位置、各树木的生长位置、各树木的生物量和各树木的三维模型信息； (4)根据仿真事件引起的场景视角或视点的变化，重新计算用户新视点的位置，并计算新视点与虚拟森林仿真场景中各树木生长位置之间的距离，形成新视点与树木的视距对照表；所述的新视点是指进行仿真事件操作后虚拟森林仿真的视角或视点会发生变化，从而产生的不同于当前视点的用户视点； (5)根据视点与树木的视距对照表、新视点与树木的视距对照表中各树木的视距大小，并通过对不同粒度场景的视距区间的比对，确定进行粒度转换时的虚拟森林仿真信息的联动方式；所述的虚拟森林仿真信息的联动方式包括大粒度转换到小粒度和小粒度转换到大粒度； (6)根据选定的虚拟森林仿真信息联动方式确定虚拟森林场景中修正树木生物量的联动策略，并利用所述的联动策略对原树木生物量进行修正得到新虚拟森林仿真场景中的新树木生物量；所述的树木生物量替换策略可以是中或细粒度场景到粗粒度场景、粗或细粒度场景到中粒度场景、中或粗粒度场景到细粒度场景三种方式中任ー种； (7)利用修正后的新树木生物量，从场景数据库中查找与新树木生物量相对应的树木可视化模型，在计算机屏幕上重新绘制虚拟森林场景。2.如权利要求I所述的ー种基于场景漫游的虚拟森林仿真信息多级联动方法，其特征在于所述步骤(I)中，所述的森林生长模型至少是细粒度、中粒度、粗粒度的森林生长模型中的ー种，所述的树木生物量是指树木在设定时间内积累的有机质总量，用単位时间积累的平均质量来表示，所述的树木可视化模型是三维树木模型、树木图片或其它表示树木的符号。3.如权利要求I或2所述的ー种基于场景漫游的虚拟森林仿真信息多级联动方法，其特征在干所述步骤(2)中，所述的仿真事件是用户通过鼠标、键盘和操作手柄中至少ー种设备进行的虚拟森林场景漫游操作，所述的仿真事件标识是标记仿真事件唯一编码，用于识别仿真事件对象，所述的事件类型是平移、旋转、放大、缩小操作中的ー种。4.如权利要求I或2所述的ー种基于场景漫游的虚拟森林仿真信息多级联动方法，其特征在于所述步骤(5)中，转换方式包括以下六种粗粒度全林分场景到中...

【专利技术属性】
技术研发人员：董天阳，夏佳佳，范菁，苏中原，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：