一种三维场景下视觉递进的模型浏览方法技术

本发明专利技术公开了一种三维场景下视觉递进的模型浏览方法，包括如下步骤：创建全球范围的网格单元；在三维场景中递进加载位于摄像机视场范围内的网格单元及其属性信息；已加载网格单元对应的三维模型数据的递进装载；对装载的三维模型数据进行递进过滤、检测与渲染；根据摄像机的视场变化对渲染后的三维模型数据进行展示，并对已浏览三维模型数据进行递进卸载。其显著效果是：通过剔除大量的冗余数据，只加载需要的三维模型数据，将减少系统的绘制负担、提高加载和渲染效率。提高加载和渲染效率。提高加载和渲染效率。

【技术实现步骤摘要】
一种三维场景下视觉递进的模型浏览方法


[0001]本专利技术涉及到三维场景显示
，具体涉及一种三维场景下视觉递进的模型浏览方法。

技术介绍

[0002]随着三维城市建设的不断推进，传统以二维表达为主的GIS应用已经不能满足实际应用需求。在这一外实际需求的驱动下，三维GIS成为表达地理空间信息的关键手段。三维GIS不仅能够真实、生动刻画空间信息，还能够详尽描述空间实体之间的结构关系，具有高度逼真的特点，得到越来越广泛的认可，并逐步在应用中取代传统二维表达方式。但是，随着三维模型数据规模的扩大和建模精度的提高，激增的三维模型数据给图形硬件处理能力带来了严峻的挑战。
[0003]当前三维数据加载方式是将数据一次性加载到显存中，排队等待进入渲染，在渲染时有多少进入就会渲染多少。然而，大批量的数据造成多方问题，包括数据网络传输拥堵，占用内存过大，系统稳定性降低，显存中纹理及网格数据过多，造成显存资源消耗严重，渲染绘制能力减弱等等。
[0004]此外，在三维场景浏览时，由于大量的模型难以被快速的实时绘制和渲染，导致展示画面延迟和卡顿，画面的帧率低于24帧将会严重影响用户体验，制约了三维GIS的快速发展和普及，成为急需解决的行业难题。
[0005]故此，本专利技术提出一种三维场景下视觉递进的模型浏览方法，该方法可快速加载大规模三维场景数据，根据视点的变化快速渲染三维模型。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种三维场景下视觉递进的模型浏览方法，该方法基于全球范围的网格单元及其对应的属性信息，摄像机通过请求视场范围内相关网格信息，判断网格是否在视场中，剔除不在视场中的网格，然后根据网格的坐标和索引信息加载对应的三维模型，从而通过剔除大量的冗余数据，只加载需要的三维模型数据，将减少系统的绘制负担、提高加载和渲染效率。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种三维场景下视觉递进的模型浏览方法，其关键在于：包括如下步骤：
[0009]步骤1：创建全球范围的网格单元；
[0010]步骤2：在三维场景中递进加载位于摄像机视场范围内的网格单元及其属性信息；
[0011]步骤3：已加载网格单元对应的三维模型数据的递进装载；
[0012]步骤4：对装载的三维模型数据进行递进过滤、检测与渲染；
[0013]步骤5：根据摄像机的视场变化对渲染后的三维模型数据进行展示，并对已浏览三维模型数据进行递进卸载。
[0014]进一步的，步骤1中网格单元的构建方法为：
[0015]设置单元格的大小，根据所在的地图级别，从经纬度零点开始计算，生成全球范围的网格单元，并确保三维场景中任意地点处都具有唯一对应的网格单元。
[0016]进一步的，步骤1在生成的网格单元中，基于网格单元的坐标信息与索引信息生成网格单元的JSON文件。
[0017]进一步的，步骤2中递进加载位于摄像机视场范围内的网格单元及其属性信息的具体步骤包括：
[0018]步骤2.1：将摄像机所在的世界坐标系经过矩阵变换转换到地理坐标系统中；
[0019]步骤2.2：获取地理坐标系统下摄像机的高度、经纬度、视锥体的近截面与视锥体的远截面信息；
[0020]步骤2.3：确定三维场景中摄像机的视场范围；
[0021]步骤2.4：对比摄像机视场范围与网格单元的坐标信息和索引信息，加载位于摄像机视场范围内的网格单元及其属性信息，
[0022]步骤2.5：对加载的网格单元进行加权计算。
[0023]进一步的，步骤2.5中对加载的网格单元进行加权计算的过程如下：
[0024]将摄像机的中心点与地面做垂线，获得垂线与地面的交点；
[0025]依据交点向其四周进行扩展搜索，获取到对应的网格单元；
[0026]计算网格单元与交点的距离，并按照距离大小进行排序；
[0027]按照距离大小的顺序对相应的网格单元赋予权重，且距离越小权重值越大。
[0028]进一步的，所述权重的计算方法为：
[0029]根据网格单元的编号规律，计算某个网格单元距离中心网格单元的网格数；
[0030]根据网格宽度计算出距离，并取其倒数作为权重值。
[0031]进一步的，步骤3中三维模型数据递进装载的具体步骤为：
[0032]步骤3.1：解析网格单元的JSON文件；
[0033]步骤3.2：读取JSON文件中网格单元的属性信息；
[0034]步骤3.3：采用多线程模式，对网格单元的属性信息对应的三维模型数据进行分块装载。
[0035]进一步的，所述网格单元的属性信息包括网格单元的地图层级信息、编码信息、ID号以及范围信息。
[0036]进一步的，步骤4中对装载的三维模型数据进行递进过滤、检测与渲染的具体步骤为：
[0037]步骤4.1：将装载的三维模型数据依据网格的组织方式加载至内存；
[0038]步骤4.2：根据网格单元携带的权重数据，对三维模型数据进行初次剪切，对权重较低的数据进行抽稀处理；
[0039]步骤4.3：将经过初次剪切处理的三维模型数据移至显存；
[0040]步骤4.4：基于摄像头的视锥体对三维模型数据进行最终剪切，剔除背面数据和视锥体范围外的三维模型数据；
[0041]步骤4.5：对最终剪切后的三维模型数据进行深度检测和三维管道渲染。
[0042]进一步的，步骤5中对已浏览三维模型数据进行递进卸载的具体步骤为：
[0043]步骤5.1：建立待删除数据池；
[0044]步骤5.2：将已浏览的待删除三维模型数据存入待删除数据池，并建立时间标记；
[0045]步骤5.3：进行时间标记超时判断，若未超时间设定阈值则将网格单元及其对应的三维模型数据移至显存，若超过时间设定阈值则将网格单元及其对应的三维模型数据从显存中转移至内存中等待被渲染，将内存中再次超过时间设定阈值的网格单元及其对应的三维模型数据从内存中移除。
[0046]本专利技术的显著效果是：
[0047]1)与传统的三维场景浏览方式相比，本专利技术采用的视觉递进的模型浏览方法能够支撑更大场景的三维数据浏览，并且具有较高的帧率，能够给用户更流畅的体验。
[0048]2)与传统的数据加载方式相比，本专利技术采用的网格化数据加载方式，能支撑海量数据的加载，在支持数据量上和加载效率上都有显著的提高。
[0049]3)与传统的数据渲染方式相比，本专利技术采用的内存与显存资源调度方法能有效降低硬件资源消耗，降低了对计算机硬件的依赖，更利于三维技术的普及推广。
[0050]4)与传统的三维数据渲染生命周期相比，本专利技术提供的三维模型数据装载和卸载方法，能够既有效避免数据长时间驻留内存和显存，又不会过早的被卸载，既保证了内存及显存资源有效利用，又避免了数据的反复加载而增加用户等待的时间，有效提高了用户使用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维场景下视觉递进的模型浏览方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：创建全球范围的网格单元；步骤2：在三维场景中递进加载位于摄像机视场范围内的网格单元及其属性信息；步骤3：已加载网格单元对应的三维模型数据的递进装载；步骤4：对装载的三维模型数据进行递进过滤、检测与渲染；步骤5：根据摄像机的视场变化对渲染后的三维模型数据进行展示，并对已浏览三维模型数据进行递进卸载。2.根据权利要求1所述的三维场景下视觉递进的模型浏览方法，其特征在于，步骤1中网格单元的构建方法为：设置单元格的大小，根据所在的地图级别，从经纬度零点开始计算，生成全球范围的网格单元，并确保三维场景中任意地点处都具有唯一对应的网格单元。3.根据权利要求2所述的三维场景下视觉递进的模型浏览方法，其特征在于，步骤1在生成的网格单元中，基于网格单元的坐标信息与索引信息生成网格单元的JSON文件。4.根据权利要求1所述的三维场景下视觉递进的模型浏览方法，其特征在于，步骤2中递进加载位于摄像机视场范围内的网格单元及其属性信息的具体步骤包括：步骤2.1：将摄像机所在的世界坐标系经过矩阵变换转换到地理坐标系统中；步骤2.2：获取地理坐标系统下摄像机的高度、经纬度、视锥体的近截面与视锥体的远截面信息；步骤2.3：确定三维场景中摄像机的视场范围；步骤2.4：对比摄像机视场范围与网格单元的坐标信息和索引信息，加载位于摄像机视场范围内的网格单元及其属性信息，步骤2.5：对加载的网格单元进行加权计算。5.根据权利要求4所述的三维场景下视觉递进的模型浏览方法，其特征在于，步骤2.5中对加载的网格单元进行加权计算的过程如下：将摄像机的中心点与地面做垂线，获得垂线与地面的交点；依据交点向其四周进行扩展搜索，获取到对应的网格单元；计算网格单元与交点的距离，并按照距离大小进行排序；按照距离大小的顺序对相应的网格单元赋予权重，且距离越小权重值越大。6.根据权利要求5所述的三维...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪波，张泽烈，梁星，李林，连蓉，程宇翔，袁杰祺，余静，梁均军，余洋，曾攀，安丽超，陈阳，瞿晓雯，秦瑛歆，
申请(专利权)人：重庆市地理信息和遥感应用中心，
类型：发明
国别省市：