【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及线路三维可视化，具体涉及一种基于线路分页分层模型的视相关多线程动态更新方法。
技术介绍
1、线路的三维可视化对于提高线路设计效率和设计成果质量至关重要，是线路设计者与决策者、其他专业设计者交流的纽带。随着建筑信息模型技术bim（buildinginformation model）的崛起，线路结构物模型也愈发精细和真实，公路、铁路线路通常有几百甚至上千公里，沿线结构物种类复杂多样，模型数据量巨大。海量的数据一次性调入计算机内存并渲染出来不仅难以实现，而且占用大量的计算机内存，耗时长、易卡顿，容易发生软件闪退、电脑死机等现象。如今实现线路三维模型的高质量渲染和流畅展示这一目标，仍面临着诸多挑战。
2、现有的模型分页调度技术难以兼顾线路工程的实际需要和线路三维模型的特征。不同于其他三维场景的是，线路线形设计过程中会存在频繁修改、反复调整方案的情况，要求对线路三维模型进行动态更新，而现有的基于里程的线路最小影响域确定方法主要针对单层的、整体的线路三维模型，并不适用于大规模的、分页分层组织的线路三维结构物模型。
3、综上所述，急需一种基于线路分页分层模型的视相关多线程动态更新方法解决现有技术中的问题。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供一种基于线路分页分层模型的视相关多线程动态更新方法，具体技术方案如下：
2、一种基于线路分页分层模型的视相关多线程动态更新方法，包括如下步骤：
3、步骤s1：构建线路分页分层模型，具体是，构建
4、步骤s2：预测视点运动轨迹，具体是，选取预测步长并进行页码预测和层级预测；
5、页码预测：通过前一帧视点和当前帧视点的坐标获取视点相关里程，结合埃尔米特算法预测下一帧视点的坐标，进而获取视点相关里程，定位线路分页模型的预加载页码范围；
6、层级预测：通过前一帧视点和当前帧视点距离目标模型的视距，结合埃尔米特算法得到下一帧视点距目标模型的视距，然后将下一帧视点距目标模型的视距与每层线路结构物细节层次模型的可见视点距离作比较，得到预测模型细节层级；
7、步骤s3：线路分页分层模型视相关多线程动态更新，具体是，动态调度模型数据，此时依次进行帧后处理、帧前处理和合并渲染，实现对线路分页分层模型的三维可视化浏览；当对线路分页分层模型进行修改时，确定基于页的最小影响域范围，多线程动态更新最小影响域范围内的线路分页分层模型；
8、帧后处理：卸载过期数据，基于步骤s2的视点运动轨迹，确定线路分页分层模型的预加载数据；
9、帧前处理：基于步骤s2的预加载页码范围和预测模型细节层级，对预加载数据进行预编译；
10、合并渲染：将编译完成的数据加载至内存，完成场景的实时渲染，实现模型动态更新。
11、在一个具体的实施案例中优选的，在步骤s1中，所述线路分页模型通过每一页模型的起始里程、终止里程和基本分段间隔距离构建，所述基本分段间隔距离按实际需求确定，并根据结构物类型进一步细分。
12、在一个具体的实施案例中优选的，在步骤s1中，所述线路分页分层模型的构建采用渲染线程、工作线程和后台线程协同作业；
13、所述渲染线程用于场景模型的实时渲染；
14、所述工作线程用于计算建模数据、响应用户所有的命令和执行线路分层模型中其中一层模型的创建和更新任务；
15、所述后台线程用于在创建和修改模型时辅助工作线程构建模型。
16、在一个具体的实施案例中优选的，在步骤s1中，所述线路分页分层模型的构建分为建模数据计算阶段、多线程快速建模阶段、后台辅助建模阶段和正常工作阶段；
17、在建模数据计算阶段中，工作线程开始工作；
18、在多线程快速建模阶段中，工作线程构建粗糙的模型，同时后台线程辅助构建精细的模型；
19、在后台辅助建模阶段中，渲染线程开始进行场景渲染，此时后台线程同步完成构建精细的模型；
20、在正常工作阶段中，渲染线程继续进行渲染任务，工作线程等待响应其他指令，后台线程闲置。
21、在一个具体的实施案例中优选的，在步骤s1中，所述细节层次编码包括线路线形设计层级、结构物初步设计层级和结构物细节布局层级，基于所述线路线形设计层级、结构物初步设计层级和结构物细节布局层级构建三种不同细节层次的线路分页模型，得到线路分页分层模型。
22、在一个具体的实施案例中优选的，在步骤s2中，预测步长采用所有线路分页模型的实际分段间隔距离平均值，表达式如下：
23、；
24、其中，表示预测步长；表示第页分页模型的实际分段间隔距离；表示线路分页模型的总个数。
25、在一个具体的实施案例中优选的，在步骤s2中，页码预测的具体流程如下：
26、第一步，获取前一帧视点的坐标和当前帧视点的坐标；
27、第二步，采用埃尔米特算法构建视点运动轨迹函数，进行下一帧视点的预测；
28、设；
29、为使是一个次数小于等于3的多项式，且满足插值条件：
30、；
31、令基函数都是次数不超过3的多项式，且满足如下条件：
32、；
33、设，计算得到：
34、；
35、；
36、；
37、设，计算得到：
38、；
39、；
40、综上，预测下一帧视点投影坐标的埃尔米特多项式如下：
41、；
42、则下一帧视点的平面投影坐标可以表示为：
43、；
44、将投影至线路中心线得到视点的视点相关里程，再将当前帧视点的平面投影坐标投影至线路中心线，得到视点的视点相关里程，完成线路分页分层模型的页码预测。
45、在一个具体的实施案例中优选的，在步骤s2中，层级预测的具体流程如下：
46、第一步，获取前一帧视点的视距和当前帧视点的视距；
47、第二步，根据埃尔米特算法构建视点视距函数；
48、设，基函数确定方法与页码预测相同，视点相关里程的埃尔米特多项式如下：
49、；
50、根据视点的视点相关里程，计算下一帧视点与目标模型的距离，表达式如下：
51、；
52、第三步：将与每层线路结构物细节层次模型的可见视点距离作比较，得到预测模型细节层级，完成线路分页分层模型的层级预测。
53、在一个具体的实施案例中优选的，在步骤s3中，最小影响域范围基于线路分页模型的页码确定。
54、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于线路分页分层模型的视相关多线程动态更新方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的视相关多线程动态更新方法，其特征在于，在步骤S1中，所述线路分页模型通过每一页模型的起始里程、终止里程和基本分段间隔距离构建，所述基本分段间隔距离按实际需求确定，并根据结构物类型进一步细分。
3.根据权利要求2所述的视相关多线程动态更新方法，其特征在于，在步骤S1中，所述线路分页分层模型的构建采用渲染线程、工作线程和后台线程协同作业；
4.根据权利要求3所述的视相关多线程动态更新方法，其特征在于，在步骤S1中，所述线路分页分层模型的构建分为建模数据计算阶段、多线程快速建模阶段、后台辅助建模阶段和正常工作阶段；
5.根据权利要求4所述的视相关多线程动态更新方法，其特征在于，在步骤S1中，所述细节层次编码包括线路线形设计层级、结构物初步设计层级和结构物细节布局层级，基于所述线路线形设计层级、结构物初步设计层级和结构物细节布局层级构建三种不同细节层次的线路分页模型，得到线路分页分层模型。
6.根据权利要求5所述的视相关多
7.根据权利要求6所述的视相关多线程动态更新方法，其特征在于，在步骤S2中，页码预测的具体流程如下：
8.根据权利要求7所述的视相关多线程动态更新方法，其特征在于，在步骤S2中，层级预测的具体流程如下：
9.根据权利要求8所述的视相关多线程动态更新方法，其特征在于，在步骤S3中，最小影响域范围基于线路分页模型的页码确定。
10.根据权利要求9所述的视相关多线程动态更新方法，其特征在于，在步骤S3中，多线程动态更新包括线路示意模型更新和线路精细模型更新，所述线路示意模型更新为工作线程对线路线形设计层级和结构物初步设计层级的线路分页模型进行动态更新，所述线路精细模型更新为后台线程对结构物细节布局层级的线路分页模型进行动态更新。
...【技术特征摘要】
1.一种基于线路分页分层模型的视相关多线程动态更新方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的视相关多线程动态更新方法，其特征在于，在步骤s1中，所述线路分页模型通过每一页模型的起始里程、终止里程和基本分段间隔距离构建，所述基本分段间隔距离按实际需求确定，并根据结构物类型进一步细分。
3.根据权利要求2所述的视相关多线程动态更新方法，其特征在于，在步骤s1中，所述线路分页分层模型的构建采用渲染线程、工作线程和后台线程协同作业；
4.根据权利要求3所述的视相关多线程动态更新方法，其特征在于，在步骤s1中，所述线路分页分层模型的构建分为建模数据计算阶段、多线程快速建模阶段、后台辅助建模阶段和正常工作阶段；
5.根据权利要求4所述的视相关多线程动态更新方法，其特征在于，在步骤s1中，所述细节层次编码包括线路线形设计层级、结构物初步设计层级和结构物细节布局层级，基于所述线路线形设计层级、结构物初步设计层级和结构物细节布局层级构...
【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，王佳琪，蒲浩，邱筱，刘引，胡光常，温绍成，卢成，冉杨，刘威，谭俊豪，徐兴楠，张世成，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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