Визуализация ландшафта

Этот пример иллюстрирует возможность преобразовать общедоступные Цифровые Модели Повышения в формат VRML для использования в сценах виртуальной реальности.

Как источник данных о ландшафте, использовалась модель DEM Саут-Сан-Франциско, включенная в Mapping Toolbox™. Простая предварительно созданная модель Boeing® 747® включена в сцену, чтобы показать метод создания виртуальных сцен из нескольких источников на лету.

Этот пример требует Mapping Toolbox.

Чтение данных DEM

% gunzip the South San Francisco DEM file to a temporary directory
filenames = gunzip('sanfranciscos.dem.gz', tempdir);
demFilename = filenames{1};

% read every other point of the 1:24,000 DEM file
[~, ~, Z] = usgs24kdem(demFilename, 1);

% delete the temporary gunzipped file
delete(demFilename);

Подготовка данных

Манипуляция данных, чтобы подготовить его к созданию виртуального мира

demdata=Z;
[xdim, zdim] = size(demdata);
xspace = 30; % scaling in meters for x dimension
zspace = 30; % scaling in meters for z dimension
% reshape the data into a one-dimensional array
demdata = demdata(:);

Создайте виртуальный мир из шаблона

% bring up template
myworld = vrworld('vr_template_terrain.wrl');
% open the virtual world
open(myworld);
% create a handle to a node VRTerrain, the node that will contain the DEM data
Terrain_node = vrnode(myworld,'VRTerrain');

Создайте поля узла ландшафта (форма, внешний вид, материал)

% create a child of VRTerrain - shape
newShape = vrnode(Terrain_node, 'children', 'Terrain_Shape', 'Shape');
% create appearance field for the shape
newAppear = vrnode(newShape, 'appearance', 'Terrain_Appearance', 'Appearance');
% create material field for the appearance
newMat = vrnode(newAppear, 'material', 'Terrain_Material','Material');
% assign properties for the material field
newMat.ambientIntensity = 0.25;
newMat.diffuseColor = [0.9 0.6 0.6];
newMat.shininess = 0.078125;
newMat.specularColor = [0.0955906 0.0955906 0.0955906];
% create geometry field for the shape
newEGrid = vrnode(newShape, 'geometry', 'DEM_EGrid','ElevationGrid');
% assign properties for the geometry field - use DEM data
newEGrid.creaseAngle = 3.14;
newEGrid.xDimension = xdim;
newEGrid.zDimension = zdim;
newEGrid.xSpacing = xspace;
newEGrid.zSpacing = zspace;
newEGrid.height = demdata;
newEGrid.ccw = 'TRUE';
% This setting will make the terrain surface visible from both sides
newEGrid.solid = 'FALSE';

Создайте структуру ландшафта

Для окраски ландшафта текстурируют, мы будем использовать функцию DEMCMAP, доступную в Mapping Toolbox.

% terrain elevation is used to color the image
cmap = demcmap(Z, 256);

% create texture subdirectory of the current directory
% output arguments used only to avoid warning message when the directory
% already exists
[~, ~] = mkdir('texture');

% scale the height values to use the full colormap range
% scaling relies on the fact that this terrain begins at zero height
Zscaled = Z .* (size(cmap,1)-1) ./ max(Z(:));

% save the texture into PNG image in the texture subdirectory
% rotate the image left to match image orientation needed in VRML model
% elements of Zscaled represent indices into cmap
imwrite(rot90(Zscaled), cmap, 'texture/sanfrancisco_elev.png');

Присвойте структуру полю внешнего вида VRTerrain

Файл изображения структуры создается кодом выше, здесь это включено в сцену VRML как поле структуры узла Внешнего вида ландшафта:

newTexture = vrnode(newAppear, 'texture', 'Terrain_texture','ImageTexture');
newTexture.url = 'texture/sanfrancisco_elev.png';

Скопируйте файлы, встроенные в созданном файле к текущему каталогу

Встроенные модели находятся в sl3ddemos директории.

Поскольку файлы встраиваются с помощью относительного пути, мы должны скопировать их в ту же директорию, где недавно созданный файл сцены существует.

Если вы копируете модель ландшафта в другое место, не забывайте копировать также эти файлы, а также файл (файлы) структуры, который будет найден в подкаталоге структуры.

% copy b747.wrl from /sl3ddemos to the current directory
pt = fileparts(which('vrterrain_simple.m'));
copyfile(fullfile(pt, 'b747.wrl'), pwd, 'f');

Добавьте самолет в виртуальную сцену

% create a new Transform node, called "Boeing"
plane = vrnode(myworld, 'Boeing', 'Transform');
plane_inline = vrnode(plane, 'children', 'Boeing_Inline', 'Inline');
% a simple model of Boeing is prepared in the /sl3ddemos directory
plane_inline.url='b747.wrl';

Определите самый высокий пик в данных о ландшафте

ypeak = max(Z(:));
[xmax, zmax] = find(Z==ypeak);
% use the first peak, if more vertices have the same maximum height
% convert matrix indices to meters in x and z directions in VRML
xpeak=xspace*(xmax(1)-1);
zpeak=zspace*(zmax(1)-1);

Расположите самолет на 200 метров выше пика

plane.translation = [xpeak ypeak+200 zpeak];
% scale the size of the airplane by a factor of 20, so that it
% is visible in the virtual scene without any extra zooming
plane.scale = [20 20 20];

Добавьте триаду системы координат в виртуальную сцену

Иногда полезно временно включать в сцену триаду, которая может помочь с ориентацией объектов, добавленных к сцене. Триада просто создается как экземпляр Триады EXTERNPROTO, который расположен в "vrterrain_sanfrancisco.wrl" файле.

%
% The triad consists of 3 lines (1 meter long) running from one vertex
% along the x, y and z directions. The lines are coloured as follows:
% +x - red
% +y - green
% +z - blue
%
% If the triad is included in the scene at the top level of the scene
% hierarchy, it denotes the global scene coordinates.
% If it is included as a child of a transform node, it denotes the local
% coordinate system (orientation) of that node in the scene.

% add the triad to the scene at the top level of the hierarchy
triad = vrnode(myworld, 'Triad1', 'Triad');
% scale the size of the triad so that it is visible
% in the virtual scene without any extra zooming
triad.scale = [xdim*xspace/8 min(xdim*xspace/8, zdim*zspace/8) zdim*zspace/8];
% position the triad at the center of Boeing 747
triad.position=[xpeak ypeak+200 zpeak];

Измените файл шаблона информация о WorldInfo

Измените заголовок сцены, чтобы отразить изменения, которые мы внесли

myworld.World_Info.title = 'B747 Flying over the San Francisco Area';

Спасите созданный мир к новому файлу WRL

save(myworld, 'vrterrain_sanfrancisco.wrl');

Закройте и удалите виртуальный мир, используемый, чтобы создать сцену

close(myworld);
delete(myworld);

Откройте и просмотрите файл виртуального мира, который мы только что создали

Существует несколько альтернатив, как открыть файл виртуальной сцены:

% This is how to open a VRML file in the external viewer:
% vrview('terrain.wrl', '-web');

% This is how to open a VRML file in the internal viewer:
% vrview('terrain.wrl', '-internal');

% This is how to open the VRML file in the default viewer:
createdworld = vrview('vrterrain_sanfrancisco.wrl');
% Set Antialiasing on to smooth the terrain texture
myfig = get(createdworld,'Figures');
set(myfig, 'Antialiasing', 'on');

Очистка

Этот пример создал новую виртуальную модель в рабочей директории.

Недавно созданную виртуальную сцену оставляют открытой так, чтобы можно было исследовать ее.

% clear all used variables
clear Terrain_node Z Zscaled cmap createdworld demFilename demdata ex filenames ...
  id lat lon mess myfig myworld newAppear newEGrid ...
  newMat newShape newTexture nm ok plane plane_inline pt triad ...
  ve xdim xmax xpeak xspace ypeak zdim zmax zpeak zspace
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте