将地球的卫星照片转换为球体上的纹理贴图（OpenGL ES）

Question

我们有5颗地球静止卫星，在赤道周围间隔（不是等距，但差不多）每天拍摄地球照片。每张照片的输出是 - 惊喜！ - 从远处拍摄的球体照片。

我需要将这些照片重新组合成一个纹理映射的球体，我不知道如何最好地做到这一点。关键问题：

1. 这些照片 - 显然 - 从中​​心越远越大，因为他们正在看球体
2. 在一天中的不同时间拍摄了5张照片中有数百张“套”。任何解决方案都需要是程序化的 - 我不能手工做到这一点:(
3. 输出平台是iPad3：Open GL ES 2，纹理高达4096x4096 - 但不如桌面GPU强大。我对着色器不太好（虽然我做了很多OpenGL预着色器）
4. 照片本身是高分辨率的，我不确定我可以同时加载所有5个纹理。我还为行星表面（卫星照片下方）加载了一个非常高分辨率的纹理。

我已经有了：一个矩形纹理映射到一个球体上（我的球体是一个包裹在一个球体中的标准网格，顶点在表面上均匀分布），所以......我尝试将5张球体照片转换成一个矩形的地图（但到目前为止没有成功;虽然有人指着我做了一个“极地蜿蜒曲线”，看起来它可能效果更好）。

我还想过用5张照片制作立方体贴图做一些时髦的事情，并且聪明地决定要为给定的像素读取哪些照片，但我并不完全相信。

有更好的方法吗？我忽略了什么？或者有没有人有一个实现上述目标的具体方法？

Answer 1

我会从中做一个矩形纹理。

您需要2 x 2D 纹理/数组，其中一个用于r,g,b颜色求和平均值，另一个用于计数 cnt 。另外我不相信我会使用 OpenGL / GLSL ，因为在我看来C / C ++会更好。

我会这样做：

1. 清空目标纹理（avg[][]=0, cnt[][]=0）

2. 获取卫星位置/方向，时间

   从位置和方向创建变换矩阵，以与照片相同的方式投射地球。然后从时间确定轮换班次。

3. 循环遍历整个地球表面

   只有两个嵌套循环a - 旋转和`b - 距赤道的距离。

4. 从x,y,z获取a,b并转换矩阵+轮换转换（a - 轴）

   也可以倒退a,b,z = f(x,y)，但它更棘手，但更快，更准确。您还可以在相邻的x,y,z

之间插入(pixels/areas)[a][b]

5. 添加像素

   如果x,y,z位于正面（z>0或z<0取决于相机Z方向），那么

   avg[a][b]+=image[x][y]; cnt[a][b]++;
   

6. 来自第3点的嵌套循环结束。

7. 转到下一张照片的＃2

8. 循环遍历整个avg纹理以恢复平均颜色

   if (cnt[a][b]) avg[a][b]/=cnt[a][b];
   

<强> [注释]

1. 可以测试复制的像素是否为：

   在白天或晚上获得（仅使用你想要的东西而不是混合在一起!!!）也可以确定云（我认为灰色/白色的颜色不是雪）并忽略它们。

2. 不要溢出颜色

   可以使用3个单独的纹理r[][],g[][],b[][]代替avg来避免

3. 可以忽略靠近地球边缘的区域以避免扭曲

4. 可以应用照明修正

   从time和a,b坐标标准化照明

希望它有所帮助...

[Edit1]正交投影

所以这里明确我的意思是正交投影：



这是使用纹理（无法找到更适合和免费的网络），并希望使用真正的卫星图像而不是一些渲染......



这是我的正交投影App

• 红色，绿色，蓝色线是地球坐标系（x,y,z轴）
• （红色，绿色，蓝色）白色线是卫星投影坐标系（x,y,z轴）

关键是要将地球顶点坐标(vx,vy,vz)转换为卫星坐标(x,y,z)，如果z >= 0则为其处理纹理的有效顶点，以便直接从x,y计算纹理坐标没有任何观点（正交）。

例如tx=0.5*(+x+1); ...如果x缩放为<-1,+1>且可用纹理为tx <0,1> y轴也是如此：{{1如果ty=0.5*(-y+1);缩放为y且可用纹理为<-1,+1>（我的相机具有与ty <0,1>坐标系相对应的纹理矩阵，那么y上的倒置符号{ {1}}轴）

如果y那么你正在处理纹理范围之外的顶点所以忽略它...  正如你在图像上看到的那样，纹理的外边界是扭曲的，所以你应该只使用内部（例如70％的地球图像区域），你也可以根据纹理中点的距离做一些纹理坐标校正。完成后，只需将所有卫星图像投影合并到一个图像即可。

[编辑2] 我玩了一点，发现了这个：

• 反投影校正根本不适用于我的纹理我觉得它可能是后处理图像......

• 基于中点距离的校正看起来不错，但是使用的比例系数是奇数没有线索为什么要乘以6时应该是4我认为......

  z < 0



• 校正非线性投影（by asin）



• 校正非线性投影边缘缩放
• 扭曲比使用tx=0.5*(+(asin(x)*6.0/M_PI)+1); ty=0.5*(-(asin(y)*6.0/M_PI)+1); 纹理坐标修正
小得多