面向VR的船舶巨数据模型轻量化方法、系统、终端以及介质技术方案

本申请提供一种面向VR的船舶巨数据模型轻量化方法、系统、终端以及介质，包括：在导出船舶巨数据模型时对其进行非几何结构化数据的预处理；将经过预处理的船舶巨数据模型转化为能够在VR中显示的网格化模型，并对其中的网格进行剔除；调整经过剔除网格的所述网格化模型的渲染配置参数，以得到符合显示帧率要求的轻量化模型。解决了现有船舶巨数据模型中轻量化程度不够，VR渲染帧率极低不足以满足船舶巨数据模型进行VR轻量化渲染的需求的问题，本申请将船舶巨数据模型导入VR平台后的平均渲染帧率提升，保证了VR体验的流畅度，大幅降低眩晕感，为长时间的VR全船漫游、舱室方案评审、维护维修培训提供了技术性保证，并且本申请具有一定的自由度，可针对不同模型数据量及客户对VR场景的效果要求进行不同程度的轻量化处理。

VR oriented lightweight method, system, terminal and medium of ship huge data model

【技术实现步骤摘要】
面向VR的船舶巨数据模型轻量化方法、系统、终端以及介质
本申请涉及一种于三维模型处理领域，特别是涉及一种面向VR的船舶巨数据模型轻量化方法、系统、终端以及介质。
技术介绍
随着船舶制造业进行数字化转型的程度不断加深，行业中越来越多的人意识到利用数字化模型可以覆盖服务船舶设计、生产、售后运维等船舶全生命周期的各个阶段，而利用VR技术在船舶三维模型中进行漫游交互的体验式设计有利于船厂与船东在设计前期进行迭代沟通，减少建造阶段的改单数量并提高船东对最终产品的满意度，另外使用VR技术可替代传统交付的图纸及说明手册，方便船东进行船舶的运维训练。为实现上述应用，需要首先创建一个基于真实船舶生产设计模型的VR环境，再进行各项需求的针对性开发。而影响VR体验效果最主要的因素之一即是渲染帧率，因原始的船舶生产设计模型数据量巨大，不仅包括VR显示所需的几何信息，还包括生产及管理所需的大量非几何信息，若直接将此种模型用于VR显示，其显示帧率将无法适用于VR体验，如选取某型科考船机舱内全部生产设计模型在不经任何轻量化操作的情况下进行VR显示，其显示帧率只有8FPS左右，远低于VR体验的最低要求——30FPS，这将会造成用户严重眩晕，完全无法开展VR的各类应用。故需要结合VR渲染机理对模型本身以及渲染配置参数进行轻量化的相关优化及调整。目前针对上述需求，市场主流的处理方式主要有两种：1.将工业用的设计模型进行网格方面的优化；2.重新在动画建模软件中手工重建模型。而对于网格面片在千万级甚至亿级的船舶巨数据模型，仅通过模型网格方面的处理无法在保证模型外观整体正确的前提下进行大幅度的简化，而如此大规模的模型要重新建模需要大量的时间和人力，对于船舶生产企业无疑是不可取的，故目前市面上主流的模型轻量化技术均不足以满足船舶巨数据模型进行VR轻量化渲染的需求。申请内容鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种面向VR的船舶巨数据模型轻量化方法、系统、终端以及介质，用于解决现有船舶巨数据模型中轻量化程度不够，VR渲染帧率极低不足以满足船舶巨数据模型进行VR轻量化渲染的需求的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种面向VR的船舶巨数据模型轻量化方法，包括：在导出船舶巨数据模型时对其进行非几何结构化数据的预处理；将经过预处理的船舶巨数据模型转化为能够在VR中显示的网格化模型，并对其中的网格进行剔除；调整经过剔除网格的所述网格化模型的渲染配置参数，以得到符合显示帧率要求的轻量化模型。于本申请的一实施例中，对所述船舶巨数据模型进行非几何结构化数据的预处理的方式包括：通过获取设计所述船舶巨数据模型平台中的接口剔除所述船舶巨数据模型模型非几何信息；其中所述非几何信息包括：工艺信息、尺寸信息及零件属性信息中的一种或多种。于本申请的一实施例中，对所述船舶巨数据模型进行非几何结构化数据的预处理的方式包括：对所述船舶巨数据模型进行非几何结构树的层级简化；其中所述层级简化方式包括：删除所述结构树中不挂在所述模型的空节点以将无分支的多层级简化。于本申请的一实施例中，根据经过预处理的船舶巨数据模型转化为能够在VR中显示的网格化模型的方法包括：提取经过预处理的船舶巨数据模型中的B样条曲线控制点，并利用拓扑算法得到所述网格化模型。于本申请的一实施例中，对所述网格化模型中的网格进行剔除的方式包括：特征剔除方式、不可见面剔除方式以及代理网格方式中的一种或多种；其中，所述特征剔除方式是通过设定尺寸阈值筛选小于某一给定尺寸值的模型特征；所述不可见面剔除方式是删除算法删除场景中大部分不可见的模型面片；所述代理网格方式是使用外形相似但网格数更少的代理模型替换所述网格化模型。于本申请的一实施例中，所述渲染配置参数包括：视椎体视野范围参数、遮挡物剔除参数、单面显示参数、光照范围参数、拆分场景参数、LOD参数、阴影质量参数、抗锯齿参数、光照烘焙参数、材质贴图整合参数以及合并渲染参数中的一种或多种；其中，所述视椎体视野范围参数是用来控制VR头盔中的锥形视野范围；所述遮挡物剔除参数是用来剔除被其他物体遮挡而不可见的物体；所述单面显示参数是用来使在VR中模型面片仅外表可见一侧的面被显示渲染量；所述光照范围参数是用来调整光源影响半径以控制光纤渲染量；所述拆分场景参数是用来将拥有巨数据模型的单一场景通过拆分成多个较少数据模型场景；所述LOD参数是用来根据物体模型在显示环境中的位置或重要度来决定物体渲染的资源分配，距离用户较远的物体面数及细节度将被替换成网格数较低的模型；所述阴影质量参数是用来改变阴影的长度、精度、分辨率参数以达到平衡VR渲染效果；所述抗锯齿参数是用来对图形边界的像素进行采样以减少物体边缘凹凸锯齿；所述光照烘焙参数是用来根据光源及物体相对位置进行光照效果的预计算，生成一组与模型材质类似的贴图，将此贴图敷设在物体上以达到模拟真实光照的效果；所述材质贴图整合参数是用来通过减少材质种类并提高材质的重复利用率；所述合并渲染参数是用来将同材质物体的网格进行合并提交，使得由CPU提交至GPU的绘制调用命令次数减少。于本申请的一实施例中，符合显示帧率要求的显示帧率为30FPS。。为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种面向VR的船舶巨数据模型轻量化系统，包括：非几何信息轻量化模块，用于在导出船舶巨数据模型时对其进行非几何结构化数据的预处理；几何信息轻量化模块，用于将经过预处理的船舶巨数据模型转化为能够在VR中显示的网格化模型，并对其中的网格进行剔除；渲染轻量化模块，用于调整经过剔除网格的所述网格化模型的渲染配置参数，以得到符合显示帧率要求的轻量化模型。为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种面向VR的船舶巨数据模型轻量化终端，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，运行所述计算机程序，以执行所述面向VR的船舶巨数据模型轻量化方法。为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被运行时实现所述面向VR的船舶巨数据模型轻量化方法。如上所述，本申请的面向VR的船舶巨数据模型轻量化方法、系统、终端以及介质，具有以下有益效果：将船舶巨数据模型导入VR平台后的平均渲染帧率提升，保证了VR体验的流畅度，大幅降低眩晕感，为长时间的VR全船漫游、舱室方案评审、维护维修培训提供了技术性保证，并且本申请具有一定的自由度，可针对不同模型数据量及客户对VR场景的效果要求进行不同程度的轻量化处理。附图说明图1显示为本申请一实施例中的面向VR的船舶巨数据模型轻量化方法的流程示意图。图2显示为本申请一实施例中的面向VR的船舶巨数据模型轻量化系统的结构示意图。图3显示为本申请一实施例中的面向VR的船舶巨数据模型轻量化终端的结构示意图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向VR的船舶巨数据模型轻量化方法，其特征在于，所述方法包括：/n在导出船舶巨数据模型时对其进行非几何结构化数据的预处理；/n将经过预处理的船舶巨数据模型转化为能够在VR中显示的网格化模型，并对其中的网格进行剔除；/n调整经过剔除网格的所述网格化模型的渲染配置参数，以得到符合显示帧率要求的轻量化模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种面向VR的船舶巨数据模型轻量化方法，其特征在于，所述方法包括：
在导出船舶巨数据模型时对其进行非几何结构化数据的预处理；
将经过预处理的船舶巨数据模型转化为能够在VR中显示的网格化模型，并对其中的网格进行剔除；
调整经过剔除网格的所述网格化模型的渲染配置参数，以得到符合显示帧率要求的轻量化模型。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述船舶巨数据模型进行非几何结构化数据的预处理的方式包括：通过获取设计所述船舶巨数据模型平台中的接口剔除所述船舶巨数据模型模型非几何信息；其中所述非几何信息包括：工艺信息、尺寸信息及零件属性信息中的一种或多种。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对所述船舶巨数据模型进行非几何结构化数据的预处理的方式包括：对所述船舶巨数据模型进行非几何结构树的层级简化；其中所述层级简化方式包括：删除所述结构树中不挂在所述模型的空节点以将无分支的多层级简化。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据经过预处理的船舶巨数据模型转化为能够在VR中显示的网格化模型的方法包括：提取经过预处理的船舶巨数据模型中的B样条曲线控制点，并利用拓扑算法得到所述网格化模型。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述网格化模型中的网格进行剔除的方式包括：特征剔除方式、不可见面剔除方式以及代理网格方式中的一种或多种；其中，
所述特征剔除方式是通过设定尺寸阈值筛选小于某一给定尺寸值的模型特征；
所述不可见面剔除方式是删除算法删除场景中大部分不可见的模型面片；
所述代理网格方式是使用外形相似但网格数更少的代理模型替换所述网格化模型。


6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述渲染配置参数包括：视椎体视野范围参数、遮挡物剔除参数、单面显示参数、光照范围参数、拆分场景参数、LOD参数、阴影质量参数、抗锯齿参数、光照烘焙参数、材质贴图整合参数以及合并渲染参数中的一种或多种；其中，
所述视椎体视野范围参数是用来控制VR头盔中的锥形视野范围；
所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：周泽麟，张红伟，王杰，邹燕歆，杨骏，单小芬，
申请(专利权)人：江南造船集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：上海;31