一种基于面向对象的三维场景视锥体剔除方法技术

本发明专利技术公开了一种基于面向对象的三维场景视锥体剔除方法，包括：先解析三维场景相机，获得视锥几何信息；将场景内容由其所处世界坐标系通过刚性变换转换为相机空间坐标系，然后将转换后的内容以及相机视锥投影至相机坐标系X‑Z平面，结合其包围盒信息以及轻量化属性信息构建模型节点对象用以构建四叉树结构，其后根据视锥几何信息决定可视区域，最后通过奇偶射线法判断可视区域与模型节点对象的位置关系，如关系为包含或相交则通过相机宽高比对模型Y维做可视判断。本发明专利技术的方法，可实现三维场景及其模型加速绘制的效果，提高帧数，减少运算量，降低时间复杂度。

An object-oriented method for eliminating the cone of view in 3D scene

【技术实现步骤摘要】
一种基于面向对象的三维场景视锥体剔除方法
本专利技术属于图形学及三维模型渲染
，特别涉及一种基于面向对象的三维场景视锥体剔除方法。
技术介绍
随着WebGL绘图协议的出现，越来越多复杂的三维场景被渲染在Web应用中，这就导致计算机图像处理的压力很大；如要保证涉及复杂场景渲染的Web应用正常运行，就必须对其进行优化以减轻计算机的压力。在实际开发过程中，常使用Three.js、Cesium.js等开源框架便捷开发工作，该类框架将3D场景抽象为网格、相机、光源等元素，人类可以看到现实世界中的场景元素是由于光源照射到物体发生反射后进入人眼，但人眼能看到的内容是有限的，人眼的作用在WebGL中用相机的概念得以抽象体现。相机在三维场景中的可见范围呈现为视锥体，视锥体类似棱台，当三维空间中物体位于六个面内或相交时，可见，反之不可见。计算机对于三维场景的渲染每秒钟绘制的次数愈多，场景便会越连贯，故减少每帧绘制的时间是计算机图形学中加速三维场景渲染的关键。在现阶段涉及场景渲染的Web应用开发中，使用几何剖分技术对复杂场景进行管理，几何剖分技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于面向对象的三维场景视锥体剔除方法，其特征在于，包括：/n根据三维场景构建三维空间；所述三维空间包括：光源、相机、舞台、世界坐标系下场景元素以及相机坐标系；所述相机坐标系为XYZ笛卡尔坐标系，以相机视线方向为Z轴正方向，以相机向上的方向为Y轴正方向；/n解析三维空间的相机数据，获取相机视锥顶点几何数据；/n将世界坐标系下场景元素变换至相机坐标系，获得相机坐标系下场景元素；/n将相机坐标系下的场景元素进行X-Z投影降维，构建节点对象；所述节点对象包括：场景元素的位置信息、包围盒信息以及轻量化后模型属性信息；所述轻量化后模型属性信息包括：场景元素的ID；/n根据节点对象构建X-Z平面投影...

【技术特征摘要】
1.一种基于面向对象的三维场景视锥体剔除方法，其特征在于，包括：
根据三维场景构建三维空间；所述三维空间包括：光源、相机、舞台、世界坐标系下场景元素以及相机坐标系；所述相机坐标系为XYZ笛卡尔坐标系，以相机视线方向为Z轴正方向，以相机向上的方向为Y轴正方向；
解析三维空间的相机数据，获取相机视锥顶点几何数据；
将世界坐标系下场景元素变换至相机坐标系，获得相机坐标系下场景元素；
将相机坐标系下的场景元素进行X-Z投影降维，构建节点对象；所述节点对象包括：场景元素的位置信息、包围盒信息以及轻量化后模型属性信息；所述轻量化后模型属性信息包括：场景元素的ID；
根据节点对象构建X-Z平面投影四叉树结构；
遍历X-Z平面投影四叉树结构，完成三维场景视锥体剔除。


2.根据权利要求1所述的一种基于面向对象的三维场景视锥体剔除方法，其特征在于，解析三维空间的相机数据，获取相机视锥顶点几何数据的具体步骤包括：
通过相机几何特征求得相机视锥；
通过相机视锥确定相机视锥近视面与远视面宽高数据；
联立宽高数据与相机位置求得视锥顶点几何数据。


3.根据权利要求1所述的一种基于面向对象的三维场景视锥体剔除方法，其特征在于，将世界坐标系下场景元素变换至相机坐标系，获得相机坐标系下场景元素的步骤具体包括：
变换场景元素内容至相机坐标系；
联立相机在世界坐标系与相机坐标系几何信息，解出三维空间所处世界坐标系调整至相机坐标系所需的旋转矩阵与平移矩阵；
将三维空间的坐标信息通过矩阵旋转与平移矩阵实现刚体变换，获得相机坐标系下场景元素。


4.根据权利要求1所述的一种基于面向对象的三维场景视锥体剔除方法，其特征在于，
根据节点对象构建X-Z平面投影四叉树结构的步骤具体包括：
将相机坐标系下的场景元素进行X-Z平面投影，并构建包含投影后场景元素属...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈登峰，张温，王帅举，耿建勤，肖海燕，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61