本發(fā)明涉及機(jī)載矢量數(shù)字地圖軟件運行時實時繪制線狀符號的方法。

背景技術(shù)：

機(jī)載數(shù)字地圖是現(xiàn)代飛機(jī)航電系統(tǒng)的重要組成部分。線狀符號是地圖數(shù)據(jù)符號化的重要內(nèi)容，用來表達(dá)地理空間上沿某個方向延伸的線狀或帶狀特征地理要素，如河流、道路、運輸線、國界線等。由于線狀符號通常由數(shù)量不等的定位點組成的光滑曲線來描述，其形狀的連續(xù)變化可以產(chǎn)生實線和間斷線，也可用多種符號疊加和組合的方式構(gòu)成復(fù)雜符號，因而線狀符號的組織和填充都需要大量運算。

在機(jī)載環(huán)境下，如何利用有限的硬件資源，平衡線狀符號的外觀、符號繪制靈活性和繪制效率，是線狀符號繪制的核心問題?，F(xiàn)有的矢量數(shù)字地圖軟件通常采用三種方法：一是純函數(shù)繪制，按符號表示的地物種類分類，并為每一類符號寫一個繪制函數(shù)；二是縱向疊加圖元法，將復(fù)雜線狀符號縱向拆分成多個基本單元，按順序分別從符號的起點到終點繪制出各單元符號，完成圖元的縱向疊加；三是橫向循環(huán)圖元法，將線狀符號定義為一個復(fù)雜循環(huán)單元畫刷，沿線步進(jìn)填充繪制，形成連續(xù)的線狀符號。純函數(shù)繪制方法速度較快，但符號可編輯性和維護(hù)性差，用戶定制和修改十分困難；縱向疊加圖元法通過基本單元的組合形成復(fù)雜符號，使用靈活，但同一條線拆分成基本單元后，需要多次繪制，同時基本單元之間需要大量計算位置依賴關(guān)系，繪制效率較低；橫向循環(huán)圖元法使用一個復(fù)雜循環(huán)單元步進(jìn)繪制，從起點到終點單次繪制即可完成整條線符號，但需要對每次步進(jìn)的參數(shù)進(jìn)行計算，機(jī)載環(huán)境下繪制效率也較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服機(jī)載環(huán)境硬件資源運算和渲染能力較弱的問題，本發(fā)明提供一種線狀符號繪制方法，對線要素圖元合理拓展簡化，精簡運算復(fù)雜度，實現(xiàn)快速繪制線狀符號的方法，提高線狀符號使用的靈活性和繪制效率。

一種線狀符號繪制方法，包含以下步驟：

步驟一、以組成線要素的線段為矩形中心線，往垂直于線段的方向拓展，形成連續(xù)又獨立的一組矩形圖元；

步驟二、當(dāng)相鄰線段為轉(zhuǎn)角處時，在相鄰線段的裂縫處，以w/2為長度在轉(zhuǎn)角平分線上插入1個點形成四邊形圖元；其中w為矩形圖元的寬度；

步驟三、計算各矩形圖元和四邊形圖元的角點坐標(biāo)；

步驟四、創(chuàng)建并生成以矩形圖元和四邊形圖元為基本元素的顯示列表，根據(jù)顯示列表中矩形圖元和四邊形圖元的角點坐標(biāo)填充紋理。

優(yōu)選地，所述步驟四中還包含當(dāng)相鄰線段為轉(zhuǎn)角處時，利用模版緩沖區(qū)消除矩形圖元的重疊現(xiàn)象。

優(yōu)選地，所述一種線狀符號繪制方法還包含畫面縮放時，通過雙數(shù)據(jù)緩存，在后臺重新執(zhí)行步驟一至四，再通過緩存交換到前臺。

本發(fā)明的有益效果為：通過對線要素圖元合理拓展簡化，以較少的運算次數(shù)，滿足線狀符號繪制需求，有效減少對計算資源的占用，兼顧符號使用靈活性，有效提高機(jī)載矢量數(shù)字地圖的繪圖效率，效果良好，值得推廣。

附圖說明

圖1為線段矩形圖元拓展示意圖；

圖2為線轉(zhuǎn)角四邊形圖元簡化示意圖；

圖3為矩形圖元參數(shù)計算示意圖；

圖4為圖元快速組織與繪制示意圖；

圖5為本發(fā)明所述一種線狀符號繪制方法的流程示意圖。

具體實施方式

為了更好地理解本發(fā)明，下面通過附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖5所示，一種線狀符號快速繪制方法，包括以下步驟：線段矩形圖元拓展、線轉(zhuǎn)角四邊形圖元簡化、圖元參數(shù)快速計算、圖元快速組織與繪制。

(一)線段矩形圖元拓展，該方法以組成線要素的線段為矩形中心線，往垂直于線的方向拓展，形成連續(xù)又獨立的一組矩形圖元。

如圖1所示的矢量線要素有n個組成節(jié)點，n個節(jié)點可以形成n-1條線段。若線符號寬為w，則可由n-1條線段拓寬形成n-1個矩形，線段可形成矩形□A1B1C1D1，線段可形成矩形□A2B2C2D2……矩形長為對應(yīng)線段的長度，寬為線符號的寬度w。

(二)線轉(zhuǎn)角四邊形圖元簡化，該方法在當(dāng)相鄰線段為轉(zhuǎn)角處時，在相鄰線段的裂縫處，以w/2為長度在轉(zhuǎn)角平分線上插入1個點形成四邊形圖元；其中w為矩形圖元的寬度

如圖2所示，按步驟一所拓展的矩形圖元之間存在裂縫，影響線符號的視覺效果，若在裂縫處做圓角平滑會插入大量點，影響線的繪制效率，所以本方法在線轉(zhuǎn)角處，采用四邊形圖元簡化，利用線段節(jié)點和相鄰矩形圖元的角點，在轉(zhuǎn)角平分線上插入1個點形成四邊形圖元，

(三)圖元參數(shù)快速計算，該方法通過空間幾何變換，利用矢量旋轉(zhuǎn)和距離近似運算算法快速計算各矩形圖元和四邊形圖元的角點坐標(biāo)。

如圖3所示，設(shè)點L1的坐標(biāo)為(x_L1，y_L1)，點L2的坐標(biāo)為(x_L2，y_L2)，線段的長度為h，線符號寬度為w，角∠B1L1L2為直角。

矢量：

而：

其中：

由于：

cos(90°)＝0，sin(90°)＝1

代入點L1和L2的坐標(biāo)可得到點B1的坐標(biāo)為：

在計算點B1的坐標(biāo)過程中，只有簡單的四則運算，沒有復(fù)雜計算，可以大大提高計算速度。矩形其它點的坐標(biāo)可以用類似的方法計算。

點A1的坐標(biāo)為：

點C1的坐標(biāo)為：

點D1的坐標(biāo)為：

線轉(zhuǎn)角四邊形的頂點中，只需要計算新插入的角平分線上的點Tn的坐標(biāo)，圖2中，點p為ΔC1L2B2角平分線與邊C1B2的交點，點p的坐標(biāo)為：

x_p＝(x_c1+x_b2)/2

y_p＝(y_c1+y_b2)/2

線段的長度為

簡化為(x_p-x_L2)+(y_p-y_L2)

則點T1的坐標(biāo)為：

x_T1＝x_L2+w·l_pL2·(x_p-x_L2)/2

y_T1＝y(tǒng)_L2+w·l_pL2·(y_p-y_L2)/2

在此計算過程中，也只有簡單的四則運算。

(四)圖元快速組織與繪制，該方法根據(jù)計算的線段矩形圖元和轉(zhuǎn)角四邊形圖元的坐標(biāo)，創(chuàng)建并生成以四邊形為基本元素的顯示列表，在矩形圖元和四邊形圖元中填充紋理。將線狀符號提取循環(huán)段的形狀、色彩、尺寸和圖案，生成基本紋理圖元。以線的起點為紋理初始坐標(biāo)，以累積線段長為下一節(jié)點紋理坐標(biāo)，紋理坐標(biāo)不斷累加，利用紋理環(huán)繞時可選擇自動重復(fù)的特性，在沿線方向設(shè)置紋理重復(fù)環(huán)繞，在繪制顯示列表時，使符號紋理單元自動沿線循環(huán)填充，形成符合視覺要求的線狀符號，如圖4所示。畫面縮放時，通過雙數(shù)據(jù)緩存，在后臺重新計算線圖元參數(shù)，再通過緩存交換到前臺，實現(xiàn)圖元縮放效果的平滑。在繪制圖元時，使用模版緩沖區(qū)，消除線轉(zhuǎn)角時矩形圖元的重疊現(xiàn)象，優(yōu)化顯示效果。