【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及多场景渲染，具体地说，涉及三维可视化多场景渲染应用集成方法。
技术介绍
1、三维可视化多场景渲染是利用高性能渲染引擎，如unity,unreal engine,three.js或自研的基于webgl等技术的渲染引擎，提供强大的图形计算能力实现多个不同的三维场景高效、流畅地整合在同一应用系统中进行实时渲染，模拟真实的光照效果、阴影投射及物理属性，使得每一个场景都具有很高的真实感和沉浸式体验。
2、现有的三维可视化多场景渲染方法，在处理复杂多场景时，无法有效动态地分配gpu资源，导致某些重要区域的渲染质量和速度得不到保证，尤其是在场景切换时可能出现卡顿、延迟或帧率下降等问题，且现有的渲染策略依赖于固定的渲染顺序或者简单的距离排序，缺乏对视线方向变化的实时响应和预测能力，这会导致不必要的渲染计算量增大，同时在用户视角快速移动时难以及时调整渲染内容，造成视觉上的跳跃感或闪烁现象，图像块的划分与调度不够精细，从而限制了整体渲染效率的提升，鉴于此，提供三维可视化多场景渲染应用集成方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供三维可视化多场景渲染应用集成方法，以解决上述
技术介绍
中提出的现有的渲染策略依赖于固定的渲染顺序或者简单的距离排序，缺乏对视线方向变化的实时响应和预测能力，这会导致不必要的渲染计算量增大，同时在用户视角快速移动时难以及时调整渲染内容，造成视觉上的跳跃感或闪烁现象，图像块的划分与调度不够精细，从而限制了整体渲染效率的提升的问题。
2、为
3、s1、将构建好的三维模型和场景导入高性能渲染引擎中，对模型进行优化处理；
4、s2、对于每个三维场景，采用图像块分割算法，将场景分割成为图像块；
5、其中，图像块分割算法是由空间划分算法和视口划分算法结合的组合算法；
6、s3、将空间划分算法与视口划分算法结合，形成主渲染循环，并基于视线方向预测算法，优化渲染队列；
7、通过优化渲染顺序、动态分配gpu及其他计算资源、并实现图像块的并行处理能力，以更好地管理和渲染图像块，从而提高整体渲染效率和视觉效果；
8、s4、在主渲染循环执行过程中，针对每个细分的图像块，根据预设的视点位置，分别计算每个图像块在各个视点下的投影，形成立体视图；利用gpu并行计算能力，大大提高立体渲染的速度；
9、s5、将各视点下渲染出的图像块按照人眼视觉原理进行合成，并利用场景深度信息，将不同深度层次的图像块逐层叠加，生成具有深度信息的立体图像。
10、在每个视点下，已经计算得到了各自的图像块，将各个图像块的颜色信息进行混合：
11、对每个视点的图像块进行水平位移来模拟双眼的视差差异，为第个视点的视差，为水平方向上的像素坐标：
12、；
13、考虑到不同视点下的光照、色彩可能不同，进行颜色调整：
14、；
15、其中，表示经过颜色调整后的第个视点下像素的颜色信息；表示用于调整第个视点颜色的调整因子；表示第个视点下像素的颜色信息；
16、合成最终的图像为：
17、；
18、其中，表示相应视点的权重；表示第个视点下像素的视差；表示视点的数量；表示最终合成图像中像素的颜色信息。
19、深度信息处理：
20、；
21、其中，表示某个视点下像素的深度信息；表示最终合成图像中像素的深度信息；
22、基于深度缓冲技术将不同深度层次的图像块逐层叠加，基于深度缓冲技术的深度测试和遮挡处理，确保生成立体图像时每一层图像块都能按正确的深度顺序排列并合并在一起，
23、当渲染新的图像块时，gpu会将新片段的深度值与深度缓冲中已有的深度值进行比较；采用“深度测试”操作符，来判断新片段是否位于旧片段前方，即新片段是否更接近观察者，如果新片段的深度值表示它比当前缓冲区中的片段更近，则更新颜色缓冲区和深度缓冲区，将新片段的颜色信息写入，并覆盖旧的深度值。反之，如果新片段位于背景较远的位置，则不会更新颜色缓冲区，保留原有更近物体的颜色和深度信息；
24、对所有图像块按照由近至远的顺序进行渲染，使得最终输出的画面能够正确反映场景中各对象间的前后遮挡关系，即使图像块是并行或分块渲染的，最终合成时也能保证近处的对象不被远处的对象所遮挡。
25、作为本技术方案的进一步改进，所述s1中，模型优化处理包括模型简化、纹理压缩和减少过度绘制。
26、其中，模型简化通过算法剔除冗余顶点、边或面片，减少模型几何复杂度，对远处或者细节不明显的部分，使用lod技术动态调整模型精细度；
27、纹理压缩是对纹理资源进行高质量的压缩处理，采用mip映射技术，在保证视觉质量的前提下减小纹理数据量，加快读取速度，同时减少显存占用；
28、减少过度绘制通过背面消除技术来避免不必要的渲染计算。
29、作为本技术方案的进一步改进，所述s2中，采用空间划分算法对三维场景进行分割时，涉及以下步骤：
30、s3.1、获取三维场景中的所有模型及其空间位置信息，并设定空间划分的终止条件；
31、s3.2、通过空间划分算法确定最优分割方案，得到最优分割平面；
32、s3.3、根据所选最优分割方案，通过最优平面方程来分割整个三维空间，形成两个半空间，对于每个位于空间中的点，通过代入平面方程判断其位于平面哪一侧，从而确定它所属的半空间；
33、s3.4、对生成的每个半空间重复上述过程，即再次寻找最优分割面并进行分割，直至达到预设的终止条件，终止条件为所有子空间内无更多对象或者达到最大深度限制；
34、s3.5、通过递归分割得到的一系列半空间将形成一个多级的空间划分树结构，表示三维场景空间结构的划分树，可以用于高效的碰撞检测、渲染优化、遮挡剔除、空间查询等各种计算机图形学与游戏开发中的任务，显著提高性能和效率；
35、在空间划分算法的基础上，采用视口划分算法对三维场景进行分割，涉及以下步骤：
36、s3.6、确定渲染窗口，并设置多个视口，根据摄像机参数计算每个视口的视锥体；
37、s3.7、将先前通过空间划分算法得到的空间结构映射到视口坐标系下，即转换其在世界坐标中的位置和包围盒信息为视口坐标下的相应数据；
38、s3.8、对于每个空间划分节点，执行快速的视口裁剪测试，判断该节点对应的几何体是否与当前视口有交集；如果节点完全位于视口之外，则可以跳过该节点及其子节点；反之则继续遍历。
39、作为本技术方案的进一步改进，所述s3.2中，空间划分算法具体为：
40、s3.21、计算当前节点所有可能的分割方案；
41、s3.22、对于每个分割方案，计算其对应的值：
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1.三维可视化多场景渲染应用集成方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的三维可视化多场景渲染应用集成方法，其特征在于：所述S1中，模型优化处理包括模型简化、纹理压缩和减少过度绘制。
3.根据权利要求1所述的三维可视化多场景渲染应用集成方法，其特征在于：所述S2中，采用空间划分算法对三维场景进行分割时，涉及以下步骤：
4.根据权利要求3所述的三维可视化多场景渲染应用集成方法，其特征在于：所述S3.2中，空间划分算法具体为：
5.根据权利要求4所述的三维可视化多场景渲染应用集成方法，其特征在于：通过最优平面方程对空间进行划分，并递归地为生成的新子节点重复上述过程，直至达到预设的终止条件：
6.根据权利要求5所述的三维可视化多场景渲染应用集成方法，其特征在于：采用视口划分算法对三维场景进行分割时，当摄像机位置为，摄像机视线方向为，摄像机的上方向向量为，摄像机的右方向向量为，视场角包括水平视角和垂直视角，则每个视口的视锥体计算：
7.根据权利要求6所述的三维可视化多场景渲染应用集成方法，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的三维可视化多场景渲染应用集成方法，其特征在于：基于视线方向预测算法，预测未来的视线方向，根据视线方向预测的结果，动态调整渲染顺序；
9.根据权利要求8所述的三维可视化多场景渲染应用集成方法，其特征在于：所述S4中，计算图像块在各个视点下的投影，其中，从三维空间中的点转换至对应视点坐标系下的点：
10.根据权利要求9所述的三维可视化多场景渲染应用集成方法，其特征在于：应用透视投影矩阵，将3D坐标转换为裁剪空间坐标后，得到的是裁剪空间坐标，将裁剪空间坐标转换为归一化设备坐标的过程包括除以齐次坐标的分量：
...【技术特征摘要】
1.三维可视化多场景渲染应用集成方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的三维可视化多场景渲染应用集成方法，其特征在于：所述s1中，模型优化处理包括模型简化、纹理压缩和减少过度绘制。
3.根据权利要求1所述的三维可视化多场景渲染应用集成方法，其特征在于：所述s2中，采用空间划分算法对三维场景进行分割时，涉及以下步骤：
4.根据权利要求3所述的三维可视化多场景渲染应用集成方法，其特征在于：所述s3.2中，空间划分算法具体为：
5.根据权利要求4所述的三维可视化多场景渲染应用集成方法，其特征在于：通过最优平面方程对空间进行划分，并递归地为生成的新子节点重复上述过程，直至达到预设的终止条件：
6.根据权利要求5所述的三维可视化多场景渲染应用集成方法，其特征在于：采用视口划分算法对三维场景进行分割时，当摄像机位置为，摄像...
【专利技术属性】
技术研发人员：田山，张志龙，孙小龙，
申请(专利权)人：山东再起数据科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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