一種三維模型綜合動態(tài)調(diào)度方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種三維模型綜合動態(tài)調(diào)度方法,其針對每個物體分別建立有精細模型和粗略模型,對視錐體內(nèi)外進行分區(qū),并且根據(jù)三維可視化過程中各分區(qū)內(nèi)對渲染的要求,以及各分區(qū)之間變換過程應滿足流暢性的要求進行三維模型動態(tài)調(diào)度。本發(fā)明一定程度上突破了硬件的限制,大幅降低了三維交互場景對顯存和內(nèi)存的消耗,使得移動設備端運行真三維細節(jié)模型大場景成為可能,該發(fā)明可以直接應用于PC(PersonalComputer)客戶端三維虛擬場景的改造與優(yōu)化,實現(xiàn)場景向移動終端的移植。
【專利說明】一種三維模型綜合動態(tài)調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種三維模型綜合動態(tài)調(diào)度方法,屬于三維虛擬現(xiàn)實調(diào)度領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)二維地圖的投影方式?jīng)Q定了必須用抽象的符號表達地物,不能給人直觀的感受,尤其是在地面特征復雜的時候,二維地圖很難準確反映地表信息。然而,在這個問題上,三維虛擬現(xiàn)實技術(shù)恰好能夠滿足人們的需要。
[0003]目前的虛擬現(xiàn)實技術(shù),首先需要建立三維模型,然后進行統(tǒng)一或分片一次性完成加載,可實現(xiàn)三維漫游。然而三維模型數(shù)據(jù)量龐大,想要做到流暢漫游的效果,對計算機的硬件配置要求較高。
[0004]在信息時代的新趨勢下,智能手機和開源平臺不斷普及,雖然移動設備與電腦的硬件條件有很大差距,但其具有便攜、可移動的先天優(yōu)勢。隨著大數(shù)據(jù)實時渲染和實時調(diào)度技術(shù)的發(fā)展,移動設備硬件配置不斷提升,在嵌入式設備上顯示三維場景逐漸成為可能。但受到移動端硬件局限性和三維場景復雜性的雙重影響,真三維大場景在移動端的流暢運行仍然存在很大的困難。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是:現(xiàn)有真三維大場景無法在移動終端順暢運行的不足。發(fā)明提出一種三維模型綜合動態(tài)調(diào)度方法,可以實現(xiàn)三維模型更有效的實時渲染和調(diào)度,突破了移動設備硬件條件的束縛,從而為真三維大場景在移動終端上的流暢運行奠定了技術(shù)基礎。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提出的技術(shù)方案是一種三維模型綜合動態(tài)調(diào)度方法,包括以下步驟:
51、針對每個物體至少建立精細三維模型、粗略三維模型;
52、所述三維模型具有四個階段:第一階段——未加載、第二階段——加載為內(nèi)存鏡像,第三階段一釋放資源包、第四階段一實例化;當模型處于實例化狀態(tài)時對應物體變?yōu)榭梢?,反之對應物體為不可見;
53、以當前攝像機所在位置為中心,依距離從近至遠將視錐內(nèi)區(qū)域劃分為視錐內(nèi)高級區(qū)、視錐內(nèi)中級區(qū)、視錐內(nèi)低級區(qū);同樣,依距離從近至遠將視錐外區(qū)劃分為視錐外高級區(qū)、視錐外中級區(qū)、視錐外低級區(qū);
54、依據(jù)物體與S3中劃分區(qū)域的位置關(guān)系,對三維模型進行動態(tài)調(diào)度,調(diào)度結(jié)果滿足以下條件:
當物體位于視錐內(nèi)低級區(qū),其精細三維模型調(diào)度至第二階段;
當物體位于視錐內(nèi)中級區(qū),對應的粗略三維模型調(diào)度至第四階段,對應的精細三維模型調(diào)度至第三階段;
當物體位于視錐內(nèi)高級區(qū),對應的粗略三維模型調(diào)度至除第四階段以外的其他任一階段,對應的精細三維模型調(diào)度至第四階段;
當物體位于視錐外高級區(qū),對應的精細三維模型調(diào)度至第三階段;
當物體位于視錐外中級區(qū),對應的精細三維模型調(diào)度至第二階段;
當物體位于視錐外低級區(qū),對應的精細三維模型調(diào)度至第一階段。
[0007]由于粗略三維模型數(shù)據(jù)量較小,對其加載、卸載所消耗資源十分有限,因此粗略模型可以躍遷式加載或躍遷式卸載,因此本發(fā)明沒有對其所處階段進行嚴格的限定。
[0008]下面對步驟S4中粗略三維模型的演變進行優(yōu)選方案的舉例,但粗略三維模型的演變不限于下述過程。
[0009]作為優(yōu)選的方案,步驟S4中,對粗略三維模型進行動態(tài)調(diào)度,調(diào)度結(jié)果滿足以下條件:
當物體位于視錐內(nèi)低級區(qū),其粗略三維模型調(diào)度至第二或第三階段;
當物體位于視錐內(nèi)高級區(qū),對應的粗略三維模型調(diào)度至第二或第三階段;
當物體位于視錐外高級區(qū),對應的粗略三維模型調(diào)度至第一階段或第二階段;
當物體位于視錐外中級區(qū),對應的粗略三維模型調(diào)度至第一階段或第二階段;
當物體位于視錐外低級區(qū),對應的粗略三維模型調(diào)度至第一階段。
[0010]進一步,本發(fā)明步驟S3中,視錐內(nèi)高級區(qū)的外邊緣、視錐外高級區(qū)的外邊緣至當前攝像機所在位置的距離相等;視錐內(nèi)中級區(qū)的外邊緣、視錐外中級區(qū)的外邊緣至當前攝像機所在位置的距離相等;視錐內(nèi)低級區(qū)的外邊緣、視錐外低級區(qū)的外邊緣至當前攝像機所在位置的距離相等。
[0011]更進一步,本發(fā)明步驟S4中,當物體位于視錐內(nèi)高級區(qū)且處于近剪裁面后方,則對應的精細三維模型調(diào)度至第三階段;對應的粗略三維模型調(diào)度至除第四階段以外的其他任一階段。
[0012]為了降低運算量,建議使用尺寸較小的模型,本發(fā)明將實際物體分割成若干子單元,然后對子單元建立三維模型。因此,本發(fā)明步驟Si中所述物體為現(xiàn)實物體分割的子單
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[0013]本發(fā)明根據(jù)視錐內(nèi)外各區(qū)的特點,結(jié)合三維模型在內(nèi)存中的狀態(tài)進行動態(tài)調(diào)度。視錐內(nèi)近距離區(qū)域(視錐內(nèi)高級區(qū))對模型顯示細節(jié)要求高,因此只在在該區(qū)域內(nèi)對精細模型進行實例化(實例化后物體可見),滿足三維可視化過程中近距離物體的高精度,而其他其余均不進行精細模型進行實例化,因此大幅減少了資源占用,降低了對系統(tǒng)的要求;而視錐內(nèi)中距離區(qū)域(視錐內(nèi)中級區(qū))對模型顯示細節(jié)要求低,因此該區(qū)域內(nèi)用粗略模型的實例化進行呈現(xiàn),能夠滿足三維可視化的要求;從整個動態(tài)調(diào)度的過程可以看出,在三維可視化漫游時,相當部分的物體位于視錐外低級區(qū)內(nèi),相應的模型處于第一階段——未加載狀態(tài),不占用任何內(nèi)存資源,因此削減了大量資源消耗。可見本發(fā)明在確保三維可視化順暢運行的前提下,大幅降低了系統(tǒng)要求。
[0014]本發(fā)明針對每個物體分別建立有精細模型和粗略模型、對視錐內(nèi)外進行分區(qū),并且根據(jù)三維可視化過程中各分區(qū)內(nèi)對顯示的要求,以及各分區(qū)之間變換過程應滿足流暢性的要求進行三維模型動態(tài)調(diào)度,其占用資源少,運行效率高,使用本發(fā)明動態(tài)調(diào)度技術(shù)的三維可視化方案能夠保證虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)在移動終端上流暢運行。
[0015]綜上,本發(fā)明一定程度上突破了硬件的限制,大幅降低了三維交互場景對顯存和內(nèi)存的消耗,使得移動設備端運行真三維細節(jié)模型大場景成為可能,該發(fā)明可以直接應用于PC (Personal Computer)客戶端三維虛擬場景的改造與優(yōu)化,實現(xiàn)場景向移動終端的移植。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的三維模型綜合動態(tài)調(diào)度方法作進一步說明。
[0017]圖1為本發(fā)明視錐內(nèi)、外分區(qū)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明方案做進一步說明,但本發(fā)明方案不限于本實施例。
[0019]本實施例三維模型綜合動態(tài)調(diào)度方法,包括以下步驟:
51、針對每個物體建立精細三維模型、粗略三維模型;
為了降低運算量,建議使用尺寸較小的模型,本發(fā)明將實際物體分割成若干子單元,然后對子單元建立三維模型。即步驟SI中所述物體為現(xiàn)實物體分割的子單元;
52、精細三維模型和粗略三維模型都具有四個階段:第一階段一未加載、第二階段一加載為內(nèi)存鏡像,第三階段一釋放資源包、第四階段一實例化;當模型處于實例化狀態(tài)時對應物體變?yōu)榭梢?,反之對應物體為不可見;
53、如圖1所示,以當前攝像機所在位置為中心,依距離從近至遠將視錐內(nèi)區(qū)域劃分為視錐內(nèi)高級區(qū)V-1、視錐內(nèi)中級區(qū)V-11、視錐內(nèi)低級區(qū)V-1II ;同樣,依距離從近至遠將視錐外區(qū)劃分為視錐外高級區(qū)N-1、視錐外中級區(qū)N-11、視錐外低級區(qū)N-1II ;由圖1可知,本實施例中,視錐內(nèi)高級區(qū)V-1的外邊緣、視錐外高級區(qū)N-1的外邊緣至當前攝像機所在位置的距離相等;視錐內(nèi)中級區(qū)V-1I的外邊緣、視錐外中級區(qū)N-1I的外邊緣至當前攝像機所在位置的距離相等;視錐內(nèi)低級區(qū)V-1II的外邊緣、視錐外低級區(qū)N-1II的外邊緣至當前攝像機所在位置的距離相等;
54、依據(jù)物體與S3中劃分區(qū)域的位置關(guān)系,對三維模型進行動態(tài)調(diào)度,調(diào)度結(jié)果滿足以下條件:
當物體位于視錐內(nèi)低級區(qū)V-1II,其精細三維模型調(diào)度至第二階段;
當物體位于視錐內(nèi)中級區(qū)V-1I,對應的粗略三維模型調(diào)度至第四階段,對應的精細三維模型調(diào)度至第三階段;
當物體位于視錐內(nèi)高級區(qū)V-1,對應的粗略三維模型調(diào)度至除第四階段以外的其他任一階段,對應的精細三維模型調(diào)度至第四階段;
當物體位于視錐外高級區(qū)N-1,對應的精細三維模型調(diào)度至第三階段;
當物體位于視錐外中級區(qū)N-1I,對應的精細三維模型調(diào)度至第二階段;
當物體位于視錐外低級區(qū)N-1II,對應的精細三維模型調(diào)度至第一階段;
當物體位于視錐內(nèi)高級區(qū)V-1且處于近剪裁面L后方,則對應的精細三維模型調(diào)度至第三階段;對應的粗略三維模型調(diào)度至除第四階段以外的其他任一階段。
[0020]對多個區(qū)域內(nèi)粗略模型的調(diào)度沒有嚴格的限定,但需要滿足:當物體位于視錐內(nèi)中級區(qū)V-1I,粗略三維模型對應的物體可見(即粗略三維模型處于第四階段一實例化階段);當物體位于其他其余階段時,粗略三維模型對應的物體為不可見,故可調(diào)度至除第四階段以外的任何階段。
[0021]本實施例中,對粗略三維模型進行動態(tài)調(diào)度也進行了舉例,調(diào)度結(jié)果滿足以下條件:
當物體位于視錐內(nèi)低級區(qū)V-1II,其粗略三維模型調(diào)度至第二階段;
當物體位于視錐內(nèi)高級區(qū)V-1,對應的粗略三維模型調(diào)度至第二階段;
當物體位于視錐外高級區(qū)N-1,對應的粗略三維模型調(diào)度至第一階段;
當物體位于視錐外中級區(qū)N-1I,對應的粗略三維模型調(diào)度至第一階段;
當物體位于視錐外低級區(qū)N-1II,對應的粗略三維模型調(diào)度至第一階段。
[0022]下面以攝像機向前直行目標物體從遠至近再到后方的順序為例,對本發(fā)明調(diào)度方法進行說明。
[0023]首先,物體位于視錐內(nèi)低級區(qū)V-1II,此時,對應的精細三維模型、粗略三維模型從第一階段調(diào)度至第二階段;
物體進入視錐內(nèi)中級區(qū)V-1I時,對應的粗略三維模型從第二階段躍遷調(diào)度至第四階段,粗略模型實例化,粗略模型可見,對應的精細三維模型從第二階段調(diào)度至第三階段;當物體進入視錐內(nèi)高級區(qū)V-1時,對應的精細三維模型從第三階段調(diào)度至第四階段,精細模型實例化,精細模型可見;同時,粗略三維模型從第四階段調(diào)度至第二階段,粗略模型轉(zhuǎn)為不可見;
當物體進入視錐內(nèi)高級區(qū)V-1且處于近剪裁面L后方,則對應的精細三維模型調(diào)度至第三階段,粗略三維模型調(diào)度至第二階段,由于攝像機設定只能拍攝到近剪裁面L前方的物體,因此物體一旦“移動”至近剪裁面L后方,則為不可見;
當物體位于視錐外高級區(qū)N-1,對應的精細三維模型調(diào)度至第三階段,粗略三維模型調(diào)度至第一階段;
當物體位于視錐外中級區(qū)N-1I,對應的精細三維模型調(diào)度至第二階段,對應的粗略三維模型調(diào)度至第一階段;
當物體位于視錐外低級區(qū)N-1II,對應的精細三維模型、粗略三維模型調(diào)度至第一階段。
[0024]本發(fā)明方法不局限于上述實施例所述的具體技術(shù)方案,凡采用等同替換形成的技術(shù)方案均為本發(fā)明要求的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種三維模型綜合動態(tài)調(diào)度方法,包括以下步驟: 51、針對每個物體至少建立精細三維模型、粗略三維模型; 52、所述三維模型具有四個階段:第一階段——未加載、第二階段——加載為內(nèi)存鏡像,第三階段一釋放資源包、第四階段一實例化;當模型處于實例化狀態(tài)時對應物體變?yōu)榭梢?,反之對應物體為不可見; 53、以當前攝像機所在位置為中心,依距離從近至遠將視錐內(nèi)區(qū)域劃分為視錐內(nèi)高級區(qū)、視錐內(nèi)中級區(qū)、視錐內(nèi)低級區(qū);同樣,依距離從近至遠將視錐外區(qū)劃分為視錐外高級區(qū)、視錐外中級區(qū)、視錐外低級區(qū); 54、依據(jù)物體與S3中劃分區(qū)域的位置關(guān)系,對三維模型進行動態(tài)調(diào)度,調(diào)度結(jié)果滿足以下條件: 當物體位于視錐內(nèi)低級區(qū),其精細三維模型調(diào)度至第二階段; 當物體位于視錐內(nèi)中級區(qū),對應的粗略三維模型調(diào)度至第四階段,對應的精細三維模型調(diào)度至第三階段; 當物體位于視錐內(nèi)高級區(qū),對應的粗略三維模型調(diào)度至除第四階段以外的其他任一階段,對應的精細三維模型調(diào)度至第四階段; 當物體位于視錐外高級區(qū),對應的精細三維模型調(diào)度至第三階段; 當物體位于視錐外中級區(qū),對應的精細三維模型調(diào)度至第二階段; 當物體位于視錐外低級區(qū),對應的精細三維模型調(diào)度至第一階段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維模型綜合動態(tài)調(diào)度方法,其特征在于:步驟S4中,對粗略三維模型進行動態(tài)調(diào)度,調(diào)度結(jié)果滿足以下條件: 當物體位于視錐內(nèi)低級區(qū),其粗略三維模型調(diào)度至第二或第三階段; 當物體位于視錐內(nèi)高級區(qū),對應的粗略三維模型調(diào)度至第二或第三階段; 當物體位于視錐外高級區(qū),對應的粗略三維模型調(diào)度至第一階段或第二階段; 當物體位于視錐外中級區(qū),對應的粗略三維模型調(diào)度至第一階段或第二階段; 當物體位于視錐外低級區(qū),對應的粗略三維模型調(diào)度至第一階段。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維模型綜合動態(tài)調(diào)度方法,其特征在于:所述步驟S3中,視錐內(nèi)高級區(qū)的外邊緣、視錐外高級區(qū)的外邊緣至當前攝像機所在位置的距離相等;視錐內(nèi)中級區(qū)的外邊緣、視錐外中級區(qū)的外邊緣至當前攝像機所在位置的距離相等;視錐內(nèi)低級區(qū)的外邊緣、視錐外低級區(qū)的外邊緣至當前攝像機所在位置的距離相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維模型綜合動態(tài)調(diào)度方法,其特征在于:步驟S4中,當物體位于視錐內(nèi)高級區(qū)且處于近剪裁面后方,則對應的精細三維模型調(diào)度至第三階段;對應的粗略三維模型調(diào)度至除第四階段以外的其他任一階段。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的三維模型綜合動態(tài)調(diào)度方法,其特征在于:步驟SI中所述物體為現(xiàn)實物體分割的子單元。
【文檔編號】G06T13/20GK103473800SQ201310282366
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年7月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月5日
【發(fā)明者】閆爍, 王永星 申請人:閆爍