一种支持大规模三维场景虚拟漫游的模型数据组织方法技术

本发明专利技术公开了一种支持大规模三维场景虚拟漫游的模型数据组织方法，通过以街区建筑群为节点，以三角形网的方法把节点连接起来，从而实现模型的LOD显示和由近及远的渐进下载和动态加载；节点的高级LOD可以用三角形子网代替；通过三角形网格的嵌套，可使复杂多样的物体模型得到灵活管理。方法还包含了基于六相邻顶点的三角形网构造方法、动态加载的内存管理策略、渐进下载的带宽管理策略。本发明专利技术基于三角形网的方法能有效实现大规模三维场景的渐进下载、动态加载和显示管理，并比传统的方法有更加良好的性能。

A Model Data Organization Method Supporting Virtual Walkthrough of Large-scale 3D Scenes

【技术实现步骤摘要】
一种支持大规模三维场景虚拟漫游的模型数据组织方法
本专利技术涉及虚拟现实实时渲染三维应用领域，更具体地，涉及一种支持大规模三维场景虚拟漫游的模型数据组织方法。
技术介绍
随着虚拟现实、GIS、计算机游戏等技术的发展，三维图形实时渲染技术目前已应用游戏娱乐、教育、医疗、城市规划、展会宣传等多个领域。三维图形实时渲染研究领域中，其中一个方向是研究如何支持超大场景，或者说海量数据场景的实时渲染。很多应用，例如数字城市，有需要进行城市级别的实时漫游。但目前多数的三维场景实时应用和软件平台都还不支持超大场景，原因是实时三维场景的运行要受到用户计算机的CPU和内存限制。三维场景太大、面数太多，内存会装不下，实时渲染的计算量也会超过CPU的负荷，导致场景不能流畅渲染，甚至不能加载。然而像数字城市、大地形GIS这样的海量数据场景却是现代信息系统发展的趋势。另一方面，把虚拟现实应用发布在互联网上(称为Web3D应用)，也是时代发展的趋势。在数字城市、娱乐游戏、展会宣传、GIS、旅游等领域都有着大量的需求。目前Web3D应用的场景只能做得很小。普通用户的电脑虽能跑起几百兆的中型场景，而下载这样的场景却需本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种支持大规模三维场景虚拟漫游的模型数据组织方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1:根据三维场景的平面地图，将整个场景区域按街区划分为若干个子区域，将一个子区域内的建筑群作为节点，把所有节点连结成一个三角形网，每一个节点对应一组LOD模型，一个子区域内除地形以外的所有物体均创建在同一个LOD模型内，当一个子区域面积超过设定值，使用嵌套的三角形网代替当前子区域节点的高精度模型，嵌套的三角形网子网格中节点对应多级精度的LOD模型文件，当计算机需要加载或显示总网中有嵌套三角形网格的节点高精度模型的时，对该子网格进行加载或显示处理，嵌套的三角形网子网格根据需要继续嵌套下一层三角形网子网格，将...

【技术特征摘要】
1.一种支持大规模三维场景虚拟漫游的模型数据组织方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1:根据三维场景的平面地图，将整个场景区域按街区划分为若干个子区域，将一个子区域内的建筑群作为节点，把所有节点连结成一个三角形网，每一个节点对应一组LOD模型，一个子区域内除地形以外的所有物体均创建在同一个LOD模型内，当一个子区域面积超过设定值，使用嵌套的三角形网代替当前子区域节点的高精度模型，嵌套的三角形网子网格中节点对应多级精度的LOD模型文件，当计算机需要加载或显示总网中有嵌套三角形网格的节点高精度模型的时，对该子网格进行加载或显示处理，嵌套的三角形网子网格根据需要继续嵌套下一层三角形网子网格，将超大场景的细节信息包含在嵌套的多级三角形网；S2:将步骤S1所述节点的信息记录在XML文件中，所述XML文件包含有：<Terrain>项表示地形信息，用于指定一个记录了地形信息的文件；<TriNet>项表示三角形网；<Node>项表示节点；<InOutDoor>项为场景标识，用于标记节点是室内还是室外场景；<RefPnt>为模型参考点；<ExRexL>和<ExRexW>为节点模型外接矩形长和宽；<LOD1>、<LOD2>和<LOD3>分别为低级精度、中等精度和高级精度的LOD，<FileName>为每级LOD的模型文件；<LoadDis>、<UnLoadDis>、<DisplayDisFar>和<DisplayDisNear>是LOD加载参数、卸载参数和显示的距离远参数和显示距离近参数；S3：根据步骤S1得到的场景区域三角形网和步骤S2的节点信息，对三维场景中元素的各级LOD进行建模并按XML中的文件名保存文件；S4：将所有LOD模型和XML节点信息文件部署在互联网或局域网的服务器中；S5：客户端程序访问XML节点信息文件，根据节点信息文件来重构三角形网，三角形网以数据结构图的方式来表示；S6:利用三角形网，分批渐进下载LOD模型，用户打开场景，根据视点的位置，按照相邻节点分级的方法由近及远下载各个节点的LOD模型，当已下载的LOD模型达到设定数量时，程序启动漫游，在漫游过程中，程序定时检察视点当前位置，利用三角形网由近及远查找未下载模型，添加到下载任务列表中；处理程序采用三线程结构：绘制线程、加载卸载线程、下载线程，从离视点最近的节点开始，按照由近及远的顺序来绘制处理，当处理程序开始绘制一个节点的模型时，首先检查模型是否已下载和加载，如果已完成下载和加载则进行绘制渲染，如未完成则通知下载线程下载或加载线程加载，绘制线程不等待，程序处理从当前视点开始进行搜索检查，遇到设定条件终止检查；S7：处理程序下载的LOD模型数量达到设定数量，程序开始渲染显示；S8：完成步骤S7后，三维场景完成一帧显示，用户继续操作漫游，处理程序跳转回步骤S6进行下载调度，若所有模型已下载完毕，则程序跳过步骤S6，继续步骤S7，重复步骤S6-S8，实现互动的实时漫游。2.根据权利要求1所述的一种支持大规模三维场景虚拟漫游的模型数据组织方法，其特征在于，步骤S5的三角形网的重构具体步骤如下：第一步：对未加入三角形网的节点，比较节点参考点与视点的距离，取得离视点最近的一个节点N；若三角网开始构造，则取离视点最近的节点加入三角形网成为第一个节点；第二步：对三角形网的所有边缘点进行计算比较，找到离节点N最近的一个边缘节点E，E点的两个相邻的边缘点，记为E1、E2，比较两个相邻边缘点与N点形成的角度，取角度大的那个相邻点连线构...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗立宏，李嘉圳，田芳，杨贤，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44