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基于LOD的web端室内场景轻量化加载方法

阅读：855发布：2020-05-12

专利汇可以提供基于LOD的web端室内场景轻量化加载方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了基于LOD的web端室内场景轻量化加载方法，涉及场景渲染技术。本方法包括以下步骤：将室内场景中需加载的模型进行分块划分，每块模型保持场景拓扑结构不变，采用边坍塌简化方法，生成不同层级的LOD场景模型数据，并作为临时缓存数据存储在云端服务器；客户端访问云端服务器请求所需室内场景数据，服务器加载对应LOD层级的数据模型，同时生成基本LOD层级数据与层级转化关系数据，当用户需要加载其它LOD层级数据时，在本地通过变换关系，将基本模型数据变换成所需层级的数据。本发明采用客户端缓存机制，直接调用本地访问缓存数据进行加载和场景对象切换，加快了加载速度，提升了交互体验。，下面是基于LOD的web端室内场景轻量化加载方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.基于LOD的web端室内场景轻量化加载方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)客户端访问云端服务器请求所需室内场景数据，服务器端对需要加载的模型进行预处理；
2)将室内场景中需加载的模型根据室内场景中空间区域存储信息中的标识信息进行分块划分，然后根据室内场景中三维模型对象在三维空间中的位置，建立其与空间之间的归属关系，将属于同一空间区域范围内的模型进行归类处理并建立空间拓扑关系；
3)每块模型保持场景拓扑结构不变，采用边坍塌简化方法，生成不同层级的LOD场景模型数据，并作为临时缓存数据存储在云端服务器；
4)服务器端生成客户端请求所需室内场景数据，同时生成基本LOD层级数据与层级转化关系数据，当用户需要加载其它LOD层级数据时，在本地通过变换关系，将基本模型数据变换成所需层级的数据。
2.根据权利要求1所述的基于LOD的web端室内场景轻量化加载方法，其特征在于，步骤
4)中，层级转化关系数据为坍塌顺序以及坍塌边的顶点数据。
3.根据权利要求1所述的基于LOD的web端室内场景轻量化加载方法，其特征在于，LOD层级依次为LOD0级、LOD1级、LOD2级。
4.根据权利要求3所述的基于LOD的web端室内场景轻量化加载方法，其特征在于，LOD0级为基本网格模型，用最少的顶点数据和三角面片展现模型的可视几何形状轮廓特征。
5.根据权利要求3所述的基于LOD的web端室内场景轻量化加载方法，其特征在于，LOD1级为用原始模型顶点数据的20％-50％的数据来展现模型信息。
6.根据权利要求3所述的基于LOD的web端室内场景轻量化加载方法，其特征在于，LOD2级为原始模型数据。
7.根据权利要求1所述的基于LOD的web端室内场景轻量化加载方法，其特征在于，所述LOD层级数据的生成方法为根据存储的室内空间区域中三维模型对象之间的拓扑关系，利用视角生成可视范围内模型对象的遮挡关系，并根据遮挡关系判断对象的可视部分的视觉几何特征，选择三维对象可视部分的三角面片顶点数据集，采用基于可视几何特征的边坍塌方法，生成模型对象的可用LOD数据。

说明书全文

基于LOD的web端室内场景轻量化加载方法

技术领域

[0001] 本发明涉及场景渲染技术，具体涉及基于LOD的web端室内场景轻量化加载方法。

背景技术

[0002] 现有室内场景加载的web端没有采用LOD细节划分，直接加载最大细节模型致使在访问加载场景时通常需要较好的网络环境和较大的带宽要求。这样在用户通过web端访问室内场景时有较大的限制，同时由于网络传输速度影响导致加载访问不流畅。

[0003] 现有场景LOD划分基本是采用不同细节程度的模型，在不同LOD级别之间切换，不考虑相邻LOD级别之间的中间过渡状态，同一对象存储多个LOD级别模型存在大量的数据冗余，同时不能满足不同客户对模型细节的不同要求。

发明内容

[0004] 针对现有技术的不足，本发明的目的是提供基于LOD的web端室内场景轻量化加载方法，以解决现有室内场景加载的web端没有采用LOD细节划分，直接加载最大细节模型导致加载访问不流畅的问题以及现有场景不考虑相邻LOD级别之间的中间过渡状态，不能满足不同客户对模型细节的不同要求的问题

[0005] 为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

[0006] 基于LOD的web端室内场景轻量化加载方法，包括以下步骤：

[0007] 1)客户端访问云端服务器请求所需室内场景数据，服务器端对需要加载的模型进行预处理；

[0008] 2)将室内场景中需加载的模型根据室内场景中空间区域存储信息中的标识信息进行分块划分，然后根据室内场景中三维模型对象在三维空间中的位置，建立其与空间之间的归属关系，将属于同一空间区域范围内的模型进行归类处理并建立空间拓扑关系；

[0009] 3)每块模型保持场景拓扑结构不变，采用边坍塌简化方法，生成不同层级的LOD场景模型数据，并作为临时缓存数据存储在云端服务器；

[0010] 4)服务器端生成客户端请求所需室内场景数据，同时生成基本LOD层级数据与层级转化关系数据，当用户需要加载其它LOD层级数据时，在本地通过变换关系，将基本模型数据变换成所需层级的数据。

[0011] 进一步的，层级转化关系数据为坍塌顺序以及坍塌边的顶点数据。

[0012] 进一步的，LOD层级依次为LOD0级、LOD1级、LOD2级。

[0013] 进一步的，LOD0级为基本网格模型，用最少的顶点数据和三角面片展现模型的可视几何形状轮廓特征。

[0014] 进一步的，LOD1级为用原始模型顶点数据的20％-50％的数据来展现模型信息。

[0015] 进一步的，LOD2级为原始模型数据。

[0016] 进一步的，LOD层级数据的生成方法为根据存储的室内空间区域中三维模型对象之间的拓扑关系，利用视角生成可视范围内模型对象的遮挡关系，并根据遮挡关系判断对象的可视部分的视觉几何特征，选择三维对象可视部分的三角面片顶点数据集，采用基于可视几何特征的边坍塌方法，生成模型对象的可用LOD数据。

[0017] 有益效果：与现有技术相比，本发明以云端服务器为数据存储载体，以LOD层次模型来描述不同视角和显示视图中室内场景中模型的数据详细特征，提供在web端室内场景加载显示的方法。通过室内场景的分区域和当前视角可视范围进行叠加计算，形成一个可视裁剪区域对区域中的可视对象进行访问加载，并采用客户端缓存机制，对用户访问过的数据采用缓存机制，直接调用本地访问缓存数据进行加载和场景对象切换，根据用户的自定义模型精细程度，在web端加载场景数据时，自动进行简化和不同LOD层级数据之间的平滑过渡，加快了加载速度，提升了交互体验。附图说明

[0018] 图1是本发明基于LOD的web端室内场景轻量化加载方法的流程示意图。

具体实施方式

[0019] 下面结合具体实施例进一步说明本发明，但这些实施例并不用来限制本发明。

[0020] 实施例1

[0021] 基于LOD的web端室内场景轻量化加载方法，包括以下步骤：

[0022] 客户端访问云端服务器请求所需室内场景数据，服务器端对需要加载的数据进行预处理；

[0023] 将室内场景中需加载的模型根据室内场景中空间区域存储信息中的标识信息进行分块划分，然后根据室内场景中三维模型对象在三维空间中的位置，建立其与空间之间的归属关系，将属于同一空间区域范围内的模型进行归类处理并建立空间拓扑关系；根据模型的包围体大概确定对象之间的空间拓扑关系。

[0024] 根据以上存储的室内空间区域中三维模型对象之间的拓扑关系，利用视角生成可视范围内模型对象的遮挡关系，根据此遮挡关系判断对象的可视部分的视觉几何特征，选择三维对象可视部分的三角面片顶点数据集，采用基于可视几何特征的边坍塌方法，生成模型对象的可用LOD数据。三维对象的顶点数据集S，根据视角进行裁剪之后获得可视的数据集Vs，对集合Vs数据顶点构成的三角面片数据，则根据坍塌边权值计算方法，即[0025]

[0026] 式中，u和v代表边的两个端点，

[0027] f,n是三角形面，

[0028] normal是面的法向量，

[0029] Tv是包含v点的所有面的集合，

[0030] Tuv是包含u点和v点的所有面的集合，权值不大于设定的阈值的边为有效坍塌边，坍塌方向为u到v。边坍塌权值根据模型数据拟合曲线中u,v顶点所在曲线处的斜率的平方差，如果大于阈值β，则不可作为有效坍塌边，否则可作为有效坍塌边。

[0031] 进行模型数据的简化，当坍塌计算结果集中的数据顶点数目满足LOD层级要求模型精度时，结束坍塌计算。在坍塌结算时将层级之间的坍塌过程即坍塌边的顶点、坍塌边的顺序等进行保存，作为不同层级LOD模型数据之间平滑切换的变换数据。

[0032] 模型LOD层级划分，室内场景中三维模型自动简化LOD层级，此方法中默认给出三个层级，一个LOD0级代表基本网格模型，用最少的顶点数据和三角面片来展现模型的视觉形状信息。LOD1级用原始模型顶点数据的20％-50％的比例数据来展现模型信息，LOD2级代表原始模型数据，不做任何简化。

[0033] LOD0级对象数据根据上述步骤中的视角遮挡判断生成的数据集Vs，根据文中定义的层级中LOD0只需用最少的点表示模型对象的可视几何形状轮廓特征。采用三次Beizer曲线方程生成Vs的拟合曲线方程，其计算公式为：Bn(t)＝P0(1-t)3+3P1t(1-t)2+3P2t2(1-t)+P3t3，其中P0代表拟合曲线的起点，P3代表拟合曲线数据的终点，P1，P2为数据中间点，1≥t≥0数据边坍塌计算中得到的三维对象数据集按照上述曲线拟合方法生成中间拟合曲线Btemp，根据Btemp与Vs的模拟曲线的相似度是否小于某个阈值σ，根据曲线的特征点，起点、终点的斜率和梯度，根据斜率和梯度的差值的平均方差，当其值小于σ时则此坍塌处理结束，此时的坍塌数据集P是所需级别LOD0的数据集合。

[0034] LOD1对象数据采用坍塌计算中数据顶点数目与原模型数目之间的比率作为计算终止标志。

[0035] 客户端在请求访问加载数据时，通常采用默认的视角和视图下，对初始数据进行加载；用户在交互过程中更改观察视角或查看视图时，客户端只需将当前更改视角或视图发送给服务端，根据视锥体裁剪和遮挡计算只对位于视锥体内的模型及模型的可见部分进行数据计算和显示，减少了数据处理和加载显示中的数据量，提高了三维场景的计算加载速度，提升了交互效率。

[0036] Web客户端在浏览三维场景数据进行显示加载时，客户端只需具有支持web端三维场景加载显示的浏览器环境即可，对其他性能无要求。客户端可缓存少量三维室内场景模型中的基本LOD层级数据和高层级LOD数据到基本LOD层级数据的转换关系信息，当客户端视角发生变化，网络状态不太稳定情况下，可以利用本地的缓存数据，进行不同LOD级别数据之间的切换，提供较好的交互体验。

[0037] 需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

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