(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210871852.2 (22)申请日 2022.07.22 (71)申请人 大连海事大学 地址 116026 辽宁省大连市高新园区凌海 路1号 (72)发明人 刘厶源　马欢　刘彦呈　朱鹏莅　 文元全　张勤进　郭昊昊　于春来　 (74)专利代理 机构 大连东方专利代理有限责任 公司 21212 专利代理师 李馨 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06T 15/00(2011.01) G06T 15/50(2011.01) G06F 113/08(2020.01) (54)发明名称 一种多海况大范围水面环境模拟方法 (57)摘要 本发明公开了一种多海况大范围水面环境 模拟方法， 包括： 构建海洋模型， 生成海洋模型中 波形需要的Phillips频谱、 高斯随机数、 初始频 谱， 控制波形的方向； 根据初始频谱通过海洋公 式生成海洋波形的高度频谱、 海洋波形在x方向 上的偏移频谱以及在Z方向上的偏移频谱； 获取 海洋波形的偏移纹理和法线纹理； 生成网格、 通 过网格过滤器和网格渲染器将该网格进行显示； 将生成的偏移纹理、 法线纹理赋到对应的纹理变 量中； 以获取当前坐标点相对于海平 面在高度方 向上的坐标偏移值； 将当前表 面网格点在海洋模 型空间中的最终坐标转换成裁剪空间下的坐标 和世界坐标系下的坐标； 获取当前表 面网格点的 法线值， 生成在不同角度下有不同颜色值的海 面、 并添加浪涌和视角远 近海水波浪细节图。 权利要求书2页 说明书5页 附图5页 CN 115292915 A 2022.11.04 CN 115292915 A 1.一种多海况 大范围水面环境模拟方法， 其特 征在于包括： 构建海洋模型， 生成海洋模型中波形需要的Phillips频谱、 高斯随机数、 初始频谱， 控 制波形的方向； 根据初始频谱通过海洋公式生成海洋波形的高度频谱、 海洋波形在X方向上的偏移频 谱以及在Z方向上的偏移频谱； 获取海洋 波形的偏移纹 理和法线纹 理； 生成网格、 通过网格过 滤器和网格渲染器将该网格进行显示； 将生成的偏移纹 理、 法线纹 理赋到对应的纹 理变量中； 对获取的偏移 纹理进行采样， 以获取当前坐标点相对于海平面在高度方向上的坐标偏 移值； 将当前表面网格点在海洋模型空间中的最终坐标转换成裁剪空间下的坐标和世界坐 标系下的坐标； 获取当前表面网格点的法线值， 生成在不同角度下有不同颜色值的海面、 并添加浪涌 和视角远近海水波浪细节图。 2.根据权利要求1所述的多海况大范围水面环境模拟方法， 其特征在于： 通过高斯随机 函数生成随机数种子， 使用Xorshift算法生成均匀分布的随机数， 对得到的均匀分布的随 机数进行Box ‑Muller转换得到高斯随机数从而得到Phi llips频谱。 3.根据权利要求2所述的多海况大范围水面环境模拟方法， 其特征在于： 通过高斯随机 数以及Phi llips频谱生成海洋的初始频谱。 4.根据权利要求1所述的多海况大范围水面环境模拟方法， 其特征在于： 对生成的高度 频谱在X方向上的偏移频谱、 在Z方向上的偏移频谱进行IDFT变换， 生成海洋波形的偏移纹 理， 根据偏移纹 理生成海洋 波形法线纹 理。 5.根据权利要求1所述的多海况大范围水面环境模拟方法， 其特征在于： 设置网格在模 型空间中对应的顶点坐标、 纹理坐标和 世界坐标； 使用模型空间中的X轴和Z轴的网格坐标 对预先做好的偏移纹理进 行采样， 获取偏移纹理中当前坐标点相对于海平面在高度方向上 的坐标偏移值； 使用网格顶点的纹理坐标与 纹理贴图进行叠加， 得到纹理贴图中当前坐标 点相对于海平面在高度方向上的坐标偏移值。 6.根据权利要求1所述的多海况大范围水面环境模拟方法， 其特征在于： 使用网格坐标 点加上纹理贴图中当前坐标点相对于海平面在高度方向上的坐标偏移值得出当前表面网 格点的最终坐标， 将获取的坐标转换成裁 剪空间下的坐标和世界坐标系下的坐标。 7.根据权利要求1所述的多海况大范围水面环境模拟方法， 其特征在于： 使用海洋模型 空间中的网格坐标对法线纹理进行采样， 并把模型空间下的法线向量转换到世界坐标系 下， 以获取当前表面网格点的法线值。 8.根据权利要求1所述的多海况大范围水面环境模拟方法， 其特征在于： 将得到的法线 值与视角方向信息进 行菲涅尔计算形成菲涅尔效应， 生成海面在不同角度呈现的不同颜色 值。 9.根据权利要求1所述的多海况大范围水面环境模拟方法， 其特征在于： 使用当前表面 网格点的法线值、 光源方向、 当前海水表面网格点的坐标值， 摄像机的位置信息进 行海水光 照计算和菲涅尔效应 计算从而得到当前海面 位置的最终颜色值。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115292915 A 210.根据权利要求1所述的多海况大范围水面环境模拟方法， 其特征在于： 获取当前海 水表面网格点的坐标值， 通过正弦波公式生成浪涌： y＝sin(x.uv+spe ed*time) 其中： x.uv表示当前海水表面网格点的坐标值， speed表示浪涌的移动速度， time表示 浪涌起伏的周期， 将生成的浪涌与海洋 波纹效果相结合得到最终的海洋 波纹浪涌。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115292915 A 3