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专利号: 2019113637754
申请人: 南京师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种顾及线宽一致性的矢量地图栅栏虚线符号绘制方法,其特征在于,包括下列步骤:

步骤1、对矢量线要素的坐标序列进行初始化,设置以像素为单位的屏幕线宽,设置栅栏虚线的虚实比例值;

步骤2、构建矢量线要素的世界坐标系和屏幕坐标系之间的转换规则,通过此规则将屏幕线宽转换为世界坐标系的线宽,根据此世界坐标系线宽:顺序遍历矢量线要素的每个坐标,以半个世界坐标系的线宽为单位,垂直于线走向分别向两侧进行扩张,连接相邻的扩张点生成三角形集合,其中每个三角形:每个顶点都具有沿线走向的U值和垂直线走向的V值,每个顶点都具有所属线段的正向标记P值和反向标记N值,每个顶点都具有一个缩放方向D值;在矢量线要素的所有拐角处进行对称三角化处理,通过四个点的P-N值来表达拐角;

步骤3、组装GPU着色器的状态协议:该状态协议包括两个层次,一个是顶点层,包括U值、V值、正向标记P值、反向标记N值、缩放方向D值,另一个是结构层,包括最大线宽M值、地图比例缩放S值、实部比例P1值、虚部比例P2值;

步骤4、在CPU中获取初始的世界坐标系线宽、地图比例尺缩放系数、虚实比例值,并分别按照状态协议中的M值、S值、P1值、P2值传递到GPU中,由此在GPU着色器中解析状态协议中的U值、V值、P值、N值、D值、M值、S值、P1值、P2值,动态计算当前线宽在屏幕上需要绘制的像素位置,并完成绘制:A.在GPU中根据状态协议U-V-D四维向量、P-N二维向量、M-S-P1-P2四维向量获取相应的信息,解析正向标记P值和反向标记N值;当P值大于等于0时,则处于绘制线段阶段,当P值小于0时,则处于绘制拐角阶段;

B.根据值、P1值、P2值来判断实部和虚部:

SegU=U-[U/(P1+P2)]*(P1+P2);

其中,表示当前位置的U值,P1+P2表示实部加上虚部的总长,[U/(P1+P2)]表示U值除以总长得到的值再取整,SegU是指当前位置在P1+P2总长中的距离;如果SegU小于等于P1则处于实部,需要绘制,如果SegU大于P1则处于虚部,不需要绘制;

C.利用P值N值组合来判断是否处于拐角边界,根据状态协议:当P值大于0,N值等于0时,待绘制位置处于拐角的起始边界;当P值等于0,N值大于0时,待绘制位置处于拐角的终止边界;当P值小于0,N值小于0时:待绘制位置处于拐角的内部;

D.待绘制位置处于拐角的起始或者终止边界:如果通过U值、P1值、P2值判断该边界处于实部,则在GPU中调整U值;如果SegU小于等于P1/2,则调整U为U=U-SegU;如果SegU大于P1/2,则调整U为U=U+(P1-SegU);根据状态协议,栅栏形虚线的实部P1值必须小于1.0并且大于0.0,所以P1/2是栅栏实部尺寸的一半;通过调整U值,将拐角边界调整到处于栅栏的左边或者右边。

2.根据权利要求1所述的顾及线宽一致性的矢量地图栅栏虚线符号绘制方法,其特征在于,所述步骤2中:A.沿线走向的U值根据每个顶点沿着线要素的距离计算获得,其中起点扩张出来的两个顶点U值均为0,终点扩张出来的两个顶点U值均为整条线的长度除以线宽,其它点扩张出来的两个顶点U值均为长度累积值除以线宽;

B.垂直线走向的V值根据每个顶点向两侧扩张的距离计算,线要素上的每个点,其扩张出来的两个顶点位于线走向左侧的V值为1,位于右侧的V值为0;

C.缩放方向D值是一个二维向量,该二维向量的长度根据扩张顶点与原始点之间的距离计算获得。

3.根据权利要求1或2所述的顾及线宽一致性的矢量地图栅栏虚线符号绘制方法,其特征在于,所述步骤2中,矢量线要素由首尾相接的一系列线段构成,每个线段有且只有两个点:起点和终点,线段的起点和终点扩张出来的矩形,构成矢量线要素主体部分,相邻线段之间形成的拐角,构成矢量线要素拐角部分;所述矢量线要素主体部分的正向标记P值和反向标记N均大于等于0,矢量线要素拐角部分的正向标记P值和反向标记N值均小于0。

4.根据权利要求3所述的顾及线宽一致性的矢量地图栅栏虚线符号绘制方法,其特征在于,所述矢量线要素主体部分的正向标记P值和反向标记N值为:正向标记P值:起点垂直于线走向扩张出来的两个点P值均为0,终点垂直与线走向扩张出来的两个点P值均为该线段的长度除以线宽;

反向标记N值:起点垂直于线走向扩张出来的两个点N值均为该线段的长度除以线宽,终点垂直与线走向扩张出来的两个点N值均为0。

5.根据权利要求3所述的顾及线宽一致性的矢量地图栅栏虚线符号绘制方法,其特征在于,所述步骤2中,在矢量线要素的所有拐角处进行对称三角化处理,通过四个点来表达拐角的具体步骤如下:A.拐角处的对称三角化处理:

当拐角为沿线走向左侧凸起时,由以下四个点构成:前一线段终点的左侧点、后一线段起点的左侧点、前后线段的左侧交点、前一线段的终点;当拐角为沿线走向右侧凸起时,由以下四个点构成:前一线段终点的右侧点、后一线段起点的右侧点、前后线段的右侧交点、前一线段的终点;所述四个点形成的四边形是垂直于线走向对称的;

B.矢量线要素拐角部分的正向标记P值和反向标记N值:

B1.当拐角为沿线走向左侧凸起时:前一线段终点的左侧点、后一线段起点的左侧点、前一线段的终点P值均为-1.0,前后线段的左侧交点P值为:-1.0-(延展长度/线宽),延展长度是前后线段的左侧交点与前一线段终点的左侧点距离;四个点的N值均为延展长度除以凸起长度,凸起长度是前后线段的左侧交点与前一线段终点之间的距离;

B2.当拐角为沿线走向右侧凸起时:前一线段终点的右侧点、后一线段起点的右侧点、前一线段的终点P值均为-1.0,前后线段的右侧交点P值为:-1.0-(延展长度/线宽),延展长度是前后线段的右侧交点与前一线段终点的右侧点距离;四个点的N值均为延展长度除以凸起长度,凸起长度是前后线段的右侧交点与前一线段终点之间的距离。

6.据权利要求1所述的顾及线宽一致性的矢量地图栅栏虚线符号绘制方法,其特征在于,所述步骤3中:A.最大线宽M值是世界坐标系的线宽;

B.地图比例缩放S值是随着地图比例尺缩放动态更新的比例值;

C.实部比例P1值是任意小于1.0并且大于0.0的浮点数,代表栅栏虚线符号中需要填充颜色的长度,在传递给状态协议之前需要进行线宽映射,即将原始的P1值与线宽相除得到新的P1值;

D.虚部比例P2值是任意大于0.0的浮点数,代表栅栏虚线符号中不需要填充颜色的长度,在传递给状态协议之前需要进行线宽映射,即将原始的P2值与线宽相除得到新的P2值;

E.状态协议:按照U值、V值、D值、P值、N值、M值、S值、P1值、P2值进行组织,其中U值和V值是一维浮点数、D值是二维浮点数、P值和N值是一维浮点数、M值和S值是一维浮点数、P1值和P2值是一维浮点数,将U值、V值、D值按序组织成四维向量,将P值、N值按序组织成为二维向量,将M值、S值、P1值、P2值按序组织成四维向量,最终形成的状态协议由三个向量构成:U-V-D四维向量、P-N二维向量和M-S-P1-P2四维向量。