[發明專利]一種基于視點的三維城市場景數據動態調度方法

在審

• 申請號: 202011019389.6
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN111968212A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 蘇德國;譚貝貝;孫立堅;甄云鵬;譚坤洋;肖琨;李雪瑩
• 申請（專利權）人: 中國測繪科學研究院
• 主分類號: G06T15/00
• 分類號: G06T15/00;G06T15/20
• 代理公司: 北京市盈科律師事務所 11344
• 代理人: 劉立國

本發明公開了一種基于視點的三維城市場景數據動態調度的方法，包括步驟：確定場景數據的可視區域及瓦片層級信息；建立場景對象具有緊湊包圍盒的四叉樹空間索引規則，將三維場景數據劃分成″三維瓦片″；判斷場景對象包圍盒與視錐體的幾何位置關系，確定場景數據的可視范圍；選擇可視范圍內的渲染對象在當前視野下合適的瓦片層級，對下一步的視點位置、需要加載的場景范圍及瓦片層級進行預測加載，并在后臺將其調入緩存，實時生成可視范圍內三維場景的節點瓦片。本發明通過建立基于視點的三維城市場景動態調度方法，能夠按需加載且渲染幀率基本穩定在50fps左右，有效提高了三維城市場景數據在Web端動態調度的高效性和視覺感知效果。

技術領域

本發明涉及數據動態調度領域，尤其涉及一種基于視點的三維城市場景數據動態調度方法。

背景技術

城市三維場景數據的動態調度是建設數字城市的一個重要組成部分，對于數據量巨大的三維城市模型數據，如何進行合理高效的組織以及提高三維城市模型互聯網傳輸及可視化效率具有重要的作用。三維城市場景的數據動態調度是根據目前圖形顯卡特點、軟硬件平臺發展水平及三維模型數據組織方式等技術實現對其高效的索引調度，主要技術包括場景數據空間索引結構的構建、數據動態調度策略以及渲染感知性能的優化。

在三維城市模型實時繪制的過程中，如果數據組織不合理，就會造成網絡傳輸壓力過大、難以實時傳輸、降低運行效率從而影響場景渲染效果的問題，而合理的數據組織和管理可以在一定程度上緩解該問題，但目前多數的可視化調度并沒有考慮互聯網傳輸的要求。

發明內容

為解決現有技術的不足，本發明提出一種基于視點的三維城市場景數據動態調度方法，在現有的數據組織方式、索引機制及可視化調度策略的基礎上對其進行改進，以實現在瀏覽器端無插件，跨平臺，流暢的三維城市場景可視化。

本發明的技術方案是這樣實現的，一種基于視點的三維城市場景數據動態調度方法，包括步驟

S1：針對三維城市模型的復雜性、空間分布不均勻性的特征，構建瓦片對象的空間索引結構，對場景中的模型數據進行合理的組織存儲；

S2：獲取當前視點參數并確定場景對象的屏幕空間誤差閾值；

S3：依據當前視點進行廣度優先遍歷，創建根節點作為當前瓦片節點，并將當前瓦片節點加入節點瓦片隊列；

S4：遍歷瓦片隊列中的節點，遍歷完成，則執行步驟S7，遍歷未完成則執行步驟S5；

S5：根據當前視點參數實時生成三維場景的視錐體，對場景數據進行可見性判斷，即判斷瓦片對象的包圍盒與場景視錐體是否相交或包含，若是，則執行步驟S6；若否，則執行步驟S4；

S6：獲取可視范圍內每個節點的幾何誤差并計算出對應的屏幕空間誤差，如果滿足當前視點的屏幕空間誤差閾值，則將該節點加入渲染隊列并執行步驟S7；若不滿足，則執行步驟S4；

S7：遍歷瓦片渲染隊列，遍歷完成，則執行步驟S10，遍歷未完成則執行步驟S8；

S8：進行視錐體檢測，判斷場景數據是否可見，即判斷瓦片對象的包圍盒與場景視錐體是否相交或包含，若是，則執行步驟S9；若否，則從渲染隊列中剔除；

S9：取出瓦片的子瓦片并計算出對應的屏幕空間誤差，如果滿足當前視點的屏幕空間誤差閾值，則將該子瓦片替換渲染隊列中的父瓦片并執行步驟S10；若不滿足，則從渲染隊列中剔除；

S10：根據當前視點運動狀態和位置，對下一步的視點位置、需要加載的場景范圍及瓦片層級進行預測，并在后臺將其調入緩存；

S11：對于渲染隊列中等待繪制的場景數據，判斷該渲染對象是否存在于客戶端內存中，如是，則直接返回客戶端進行場景數據的加載；如否，則向Web服務器發送數據請求，將返回數據加載到場景隊列中并在客戶端建立緩存。