一种三维模型综合动态调度方法
【专利摘要】本发明涉及一种三维模型综合动态调度方法，其针对每个物体分别建立有精细模型和粗略模型，对视锥体内外进行分区，并且根据三维可视化过程中各分区内对渲染的要求，以及各分区之间变换过程应满足流畅性的要求进行三维模型动态调度。本发明一定程度上突破了硬件的限制，大幅降低了三维交互场景对显存和内存的消耗，使得移动设备端运行真三维细节模型大场景成为可能，该发明可以直接应用于PC（PersonalComputer）客户端三维虚拟场景的改造与优化，实现场景向移动终端的移植。
【专利说明】一种三维模型综合动态调度方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种三维模型综合动态调度方法，属于三维虚拟现实调度领域。
【背景技术】
[0002]传统二维地图的投影方式决定了必须用抽象的符号表达地物，不能给人直观的感受，尤其是在地面特征复杂的时候，二维地图很难准确反映地表信息。然而，在这个问题上，三维虚拟现实技术恰好能够满足人们的需要。
[0003]目前的虚拟现实技术，首先需要建立三维模型，然后进行统一或分片一次性完成加载，可实现三维漫游。然而三维模型数据量庞大，想要做到流畅漫游的效果，对计算机的硬件配置要求较高。
[0004]在信息时代的新趋势下，智能手机和开源平台不断普及，虽然移动设备与电脑的硬件条件有很大差距，但其具有便携、可移动的先天优势。随着大数据实时渲染和实时调度技术的发展，移动设备硬件配置不断提升，在嵌入式设备上显示三维场景逐渐成为可能。但受到移动端硬件局限性和三维场景复杂性的双重影响，真三维大场景在移动端的流畅运行仍然存在很大的困难。
【发明内容】
[0005]本发明解决的技术问题是:现有真三维大场景无法在移动终端顺畅运行的不足。发明提出一种三维模型综合动态调度方法，可以实现三维模型更有效的实时渲染和调度，突破了移动设备硬件条件的束缚，从而为真三维大场景在移动终端上的流畅运行奠定了技术基础。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是一种三维模型综合动态调度方法，包括以下步骤:
51、针对每个物体至少建立精细三维模型、粗略三维模型；
52、所述三维模型具有四个阶段:第一阶段——未加载、第二阶段——加载为内存镜像，第三阶段一释放资源包、第四阶段一实例化；当模型处于实例化状态时对应物体变为可见，反之对应物体为不可见；
53、以当前摄像机所在位置为中心，依距离从近至远将视锥内区域划分为视锥内高级区、视锥内中级区、视锥内低级区；同样，依距离从近至远将视锥外区划分为视锥外高级区、视锥外中级区、视锥外低级区；
54、依据物体与S3中划分区域的位置关系，对三维模型进行动态调度，调度结果满足以下条件:
当物体位于视锥内低级区，其精细三维模型调度至第二阶段；
当物体位于视锥内中级区，对应的粗略三维模型调度至第四阶段，对应的精细三维模型调度至第三阶段；
当物体位于视锥内高级区，对应的粗略三维模型调度至除第四阶段以外的其他任一阶段，对应的精细三维模型调度至第四阶段；
当物体位于视锥外高级区，对应的精细三维模型调度至第三阶段；
当物体位于视锥外中级区，对应的精细三维模型调度至第二阶段；
当物体位于视锥外低级区，对应的精细三维模型调度至第一阶段。
[0007]由于粗略三维模型数据量较小，对其加载、卸载所消耗资源十分有限，因此粗略模型可以跃迁式加载或跃迁式卸载，因此本发明没有对其所处阶段进行严格的限定。
[0008]下面对步骤S4中粗略三维模型的演变进行优选方案的举例，但粗略三维模型的演变不限于下述过程。
[0009]作为优选的方案，步骤S4中，对粗略三维模型进行动态调度，调度结果满足以下条件:
当物体位于视锥内低级区，其粗略三维模型调度至第二或第三阶段；
当物体位于视锥内高级区，对应的粗略三维模型调度至第二或第三阶段；
当物体位于视锥外高级区，对应的粗略三维模型调度至第一阶段或第二阶段；
当物体位于视锥外中级区，对应的粗略三维模型调度至第一阶段或第二阶段；
当物体位于视锥外低级区，对应的粗略三维模型调度至第一阶段。
[0010]进一步，本发明步骤S3中，视锥内高级区的外边缘、视锥外高级区的外边缘至当前摄像机所在位置的距离相等；视锥内中级区的外边缘、视锥外中级区的外边缘至当前摄像机所在位置的距离相等；视锥内低级区的外边缘、视锥外低级区的外边缘至当前摄像机所在位置的距离相等。
[0011]更进一步，本发明步骤S4中，当物体位于视锥内高级区且处于近剪裁面后方，则对应的精细三维模型调度至第三阶段；对应的粗略三维模型调度至除第四阶段以外的其他任一阶段。
[0012]为了降低运算量，建议使用尺寸较小的模型，本发明将实际物体分割成若干子单元，然后对子单元建立三维模型。因此，本发明步骤Si中所述物体为现实物体分割的子单
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[0013]本发明根据视锥内外各区的特点，结合三维模型在内存中的状态进行动态调度。视锥内近距离区域(视锥内高级区)对模型显示细节要求高，因此只在在该区域内对精细模型进行实例化(实例化后物体可见)，满足三维可视化过程中近距离物体的高精度，而其他其余均不进行精细模型进行实例化，因此大幅减少了资源占用，降低了对系统的要求；而视锥内中距离区域(视锥内中级区)对模型显示细节要求低，因此该区域内用粗略模型的实例化进行呈现，能够满足三维可视化的要求；从整个动态调度的过程可以看出，在三维可视化漫游时，相当部分的物体位于视锥外低级区内，相应的模型处于第一阶段——未加载状态，不占用任何内存资源，因此削减了大量资源消耗。可见本发明在确保三维可视化顺畅运行的前提下，大幅降低了系统要求。
[0014]本发明针对每个物体分别建立有精细模型和粗略模型、对视锥内外进行分区，并且根据三维可视化过程中各分区内对显示的要求，以及各分区之间变换过程应满足流畅性的要求进行三维模型动态调度，其占用资源少，运行效率高，使用本发明动态调度技术的三维可视化方案能够保证虚拟现实系统在移动终端上流畅运行。
[0015]综上，本发明一定程度上突破了硬件的限制，大幅降低了三维交互场景对显存和内存的消耗，使得移动设备端运行真三维细节模型大场景成为可能，该发明可以直接应用于PC (Personal Computer)客户端三维虚拟场景的改造与优化,实现场景向移动终端的移植。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]下面结合附图对本发明的三维模型综合动态调度方法作进一步说明。
[0017]图1为本发明视锥内、外分区示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图及实施例对本发明方案做进一步说明，但本发明方案不限于本实施例。
[0019]本实施例三维模型综合动态调度方法，包括以下步骤:
51、针对每个物体建立精细三维模型、粗略三维模型；
为了降低运算量，建议使用尺寸较小的模型，本发明将实际物体分割成若干子单元，然后对子单元建立三维模型。即步骤SI中所述物体为现实物体分割的子单元；
52、精细三维模型和粗略三维模型都具有四个阶段:第一阶段一未加载、第二阶段一加载为内存镜像，第三阶段一释放资源包、第四阶段一实例化；当模型处于实例化状态时对应物体变为可见，反之对应物体为不可见；
53、如图1所示，以当前摄像机所在位置为中心，依距离从近至远将视锥内区域划分为视锥内高级区V-1、视锥内中级区V-11、视锥内低级区V-1II ;同样，依距离从近至远将视锥外区划分为视锥外高级区N-1、视锥外中级区N-11、视锥外低级区N-1II ;由图1可知，本实施例中，视锥内高级区V-1的外边缘、视锥外高级区N-1的外边缘至当前摄像机所在位置的距离相等；视锥内中级区V-1I的外边缘、视锥外中级区N-1I的外边缘至当前摄像机所在位置的距离相等；视锥内低级区V-1II的外边缘、视锥外低级区N-1II的外边缘至当前摄像机所在位置的距离相等；
54、依据物体与S3中划分区域的位置关系，对三维模型进行动态调度，调度结果满足以下条件:
当物体位于视锥内低级区V-1II，其精细三维模型调度至第二阶段；
当物体位于视锥内中级区V-1I，对应的粗略三维模型调度至第四阶段，对应的精细三维模型调度至第三阶段；
当物体位于视锥内高级区V-1，对应的粗略三维模型调度至除第四阶段以外的其他任一阶段，对应的精细三维模型调度至第四阶段；
当物体位于视锥外高级区N-1，对应的精细三维模型调度至第三阶段；
当物体位于视锥外中级区N-1I，对应的精细三维模型调度至第二阶段；
当物体位于视锥外低级区N-1II，对应的精细三维模型调度至第一阶段；
当物体位于视锥内高级区V-1且处于近剪裁面L后方，则对应的精细三维模型调度至第三阶段；对应的粗略三维模型调度至除第四阶段以外的其他任一阶段。
[0020]对多个区域内粗略模型的调度没有严格的限定，但需要满足:当物体位于视锥内中级区V-1I，粗略三维模型对应的物体可见(即粗略三维模型处于第四阶段一实例化阶段)；当物体位于其他其余阶段时，粗略三维模型对应的物体为不可见，故可调度至除第四阶段以外的任何阶段。
[0021]本实施例中，对粗略三维模型进行动态调度也进行了举例，调度结果满足以下条件:
当物体位于视锥内低级区V-1II，其粗略三维模型调度至第二阶段；
当物体位于视锥内高级区V-1，对应的粗略三维模型调度至第二阶段；
当物体位于视锥外高级区N-1，对应的粗略三维模型调度至第一阶段；
当物体位于视锥外中级区N-1I，对应的粗略三维模型调度至第一阶段；
当物体位于视锥外低级区N-1II，对应的粗略三维模型调度至第一阶段。
[0022]下面以摄像机向前直行目标物体从远至近再到后方的顺序为例，对本发明调度方法进行说明。
[0023]首先，物体位于视锥内低级区V-1II，此时，对应的精细三维模型、粗略三维模型从第一阶段调度至第二阶段；
物体进入视锥内中级区V-1I时，对应的粗略三维模型从第二阶段跃迁调度至第四阶段，粗略模型实例化，粗略模型可见，对应的精细三维模型从第二阶段调度至第三阶段；当物体进入视锥内高级区V-1时，对应的精细三维模型从第三阶段调度至第四阶段，精细模型实例化，精细模型可见；同时，粗略三维模型从第四阶段调度至第二阶段，粗略模型转为不可见；
当物体进入视锥内高级区V-1且处于近剪裁面L后方，则对应的精细三维模型调度至第三阶段，粗略三维模型调度至第二阶段，由于摄像机设定只能拍摄到近剪裁面L前方的物体，因此物体一旦“移动”至近剪裁面L后方，则为不可见；
当物体位于视锥外高级区N-1，对应的精细三维模型调度至第三阶段，粗略三维模型调度至第一阶段；
当物体位于视锥外中级区N-1I，对应的精细三维模型调度至第二阶段，对应的粗略三维模型调度至第一阶段；
当物体位于视锥外低级区N-1II，对应的精细三维模型、粗略三维模型调度至第一阶段。
[0024]本发明方法不局限于上述实施例所述的具体技术方案，凡采用等同替换形成的技术方案均为本发明要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种三维模型综合动态调度方法，包括以下步骤: 51、针对每个物体至少建立精细三维模型、粗略三维模型； 52、所述三维模型具有四个阶段:第一阶段——未加载、第二阶段——加载为内存镜像，第三阶段一释放资源包、第四阶段一实例化；当模型处于实例化状态时对应物体变为可见，反之对应物体为不可见； 53、以当前摄像机所在位置为中心，依距离从近至远将视锥内区域划分为视锥内高级区、视锥内中级区、视锥内低级区；同样，依距离从近至远将视锥外区划分为视锥外高级区、视锥外中级区、视锥外低级区； 54、依据物体与S3中划分区域的位置关系，对三维模型进行动态调度，调度结果满足以下条件: 当物体位于视锥内低级区，其精细三维模型调度至第二阶段； 当物体位于视锥内中级区，对应的粗略三维模型调度至第四阶段，对应的精细三维模型调度至第三阶段； 当物体位于视锥内高级区，对应的粗略三维模型调度至除第四阶段以外的其他任一阶段，对应的精细三维模型调度至第四阶段； 当物体位于视锥外高级区，对应的精细三维模型调度至第三阶段； 当物体位于视锥外中级区，对应的精细三维模型调度至第二阶段； 当物体位于视锥外低级区，对应的精细三维模型调度至第一阶段。
2.根据权利要求1所述的三维模型综合动态调度方法，其特征在于:步骤S4中，对粗略三维模型进行动态调度，调度结果满足以下条件: 当物体位于视锥内低级区，其粗略三维模型调度至第二或第三阶段； 当物体位于视锥内高级区，对应的粗略三维模型调度至第二或第三阶段； 当物体位于视锥外高级区，对应的粗略三维模型调度至第一阶段或第二阶段； 当物体位于视锥外中级区，对应的粗略三维模型调度至第一阶段或第二阶段； 当物体位于视锥外低级区，对应的粗略三维模型调度至第一阶段。
3.根据权利要求1所述的三维模型综合动态调度方法，其特征在于:所述步骤S3中，视锥内高级区的外边缘、视锥外高级区的外边缘至当前摄像机所在位置的距离相等；视锥内中级区的外边缘、视锥外中级区的外边缘至当前摄像机所在位置的距离相等；视锥内低级区的外边缘、视锥外低级区的外边缘至当前摄像机所在位置的距离相等。
4.根据权利要求1所述的三维模型综合动态调度方法，其特征在于:步骤S4中，当物体位于视锥内高级区且处于近剪裁面后方，则对应的精细三维模型调度至第三阶段；对应的粗略三维模型调度至除第四阶段以外的其他任一阶段。
5.根据权利要求1-4任一项所述的三维模型综合动态调度方法，其特征在于:步骤SI中所述物体为现实物体分割的子单元。
【文档编号】G06T13/20GK103473800SQ201310282366
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年7月5日 优先权日:2013年7月5日
【发明者】闫烁, 王永星 申请人:闫烁