手段，测定该位置的可见模型，并动态调整索引 的密度，使得每个索引能包含该点及周边的可见模型。在第二阶段中（实时可视化），当前 用户视点被作为输入源并且将与它"最近的"索引选中，载入并可视化该索引对应的三维模 型。
[0020] 目前，通过将城市模型替换为对应的盒子简化模型，可以大幅提高三维模型渲染 的速度。但盒子模型具有真实度差的缺点，特别在街景显示中，模型的真实度具有重要意 义，因此需要提出新的算法处理街景模型。
[0021] 本发明主要为三维城市模型创建一个索引结构，基于该索引在可视化阶段实现快 速的模型显示。【具体实施方式】如下：
[0022] 1.模型载入。首先读取现有的三维城市模型，获取其中建筑物的分布，并生成道路 数据。由于本发明针对街景模型，因此需要事先提供道路数据，具体而言，对应真实的城市 三维模型，道路数据可以由模型自带，或通过公开道路信息，实现模型道路的自动生成。
[0023] 2.建立道路的图描述结构。分析道路结构，特别是其交叉关系，将道路用图数据结 构进行描述，道路=〈路口集合，道路集合〉，其中每个路段包括起始与结束两个路口，而每 个路口可以包括1个或多个路段。本发明中路段为单一道路，不包括交叉口。
[0024] 3.基于道路模型，建立索引。针对路口和路段分别建立视点索引。视点索引=〈 视点，视角〉。对于路口，沿该路口的每个路段方向，建立一个以该路口中心点观测站立点， 以该观测站立点离地面高度1. 7 (正常人体高度）米为视点，视角为水平方向面向路段正反 方向的视点索引，可见要素为位于视点，以视角为中心，180度范围内的可见城市三维模型 要素，建立各视点索引的三维视场；对于路段，从路段起始点开始，每隔20米，在路段上选 取一个观测点，在每个观测点，沿当前道路切线方向建立两个索引，索引视点选取距离当前 位置1.7米上空，视角沿着道路延伸方向（切线正反方向）。索引建立后，计算在每隔视点 索引处可见的三维模型。该计算可以采用深度缓冲技术，同时，对于可见面积小于预设阈值 的模型也标记为不可见。为每个视点索引建立其相应的视点索引的可见三维模型列表，如 下所示：
[0025] 视点索引=〈视点，视角，可见三维模型列表〉
[0026] 如图2所示，图2中圆形代表为当前视点，箭头代表2个方向上的生成的视点索 弓丨，则索引1对应的可见模型列表为1，2, 3,4,索引2对应的可见模型列表为3,4, 5,6。
[0027] 4.视点索引的调整。首先将索引进行排序，由于视点索引分为路口与路段索引，因 此，对于每一个路口与路段所包含的索引都要进行单独排序，使得对于每一个路口，第i个 索引的视角位于第i-Ι与第i+Ι个视角之间，类似的，对于路段索引，沿着道路方向，要使得 第i个索引的视角与位置都位于第i个与第i+Ι个索引之间。对于排好序的索引，检测前 后两个索引之间可见三维模型列表之间的不同，如果不同的模型超过3个以上，则在这两 个索引之间新建一个视点索引，对于路口索引，新建索引的视角位于被检测两索引中间，视 点不变；对于路段，该新建索引的视点位于被检测两索引中间，视角沿当前道路方向。如果 前后两个索引包含的可见三维模型列表相同，则删除后一个索引。对视点索引进行更新，直 到没有添加与删除操作产生。
[0028] 街景模型快速可视化过程如下：第一步是获取当前用户的视点与视角，并以此查 询已经预定义的视点索引列表，从而获得与当前用户相匹配的视点索引。具体匹配方法为， 假设用户视点是位于道路上，则选择与该视点相近的前后两个视点，使得用户当前视点位 于其前一视点与下一视点之间。由于预定义的视点与当前用户的观点具有一定的差异，因 此会存在一些在当前视点可见，但在预定义视点不可见的建筑物，如果仅选择最近的视点， 则可能会产生误差，因此本发明选择当前视点前后的两个索引作为其匹配索引，并可视化 其对应的可见的建筑物，由于前后两个视点覆盖了当前视点的视域，因此降低了误差产生 的概率。通过对城市模型的测试，基于详细的覆盖分析，选取前后视点，可以大幅降低模型 选取的误差。相应的，对于位于路口的视点，我们选择位于其视角前后的两个预定义视点索 引。
[0029] 由于索引的数量对于显示的准确度具有影响，视点索引越密集，可视化准确度越 高，但索引数量过多会降低系统效率，通过实验，本发明确定以20米作为道路索引的间距。 表1给出了在不同间距条件下误差模型占总测试的比例，从中选择20米，选取前后2个索 引作为最优化参数。
[0030] 表 1
[0032] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于视点索引的三维模型快速可视化方法，其特征在于，包括以下步骤： 通过对三维城市模型道路数据的分析，获取城市三维模型的街道分布，并采用图数据 结构进行描述，边表示街道，节点表示交叉路口，在服务器端构建可见模型的视点索引； 在模型初始化时，基于街道分布建立视点索引结构，该索引包括视点、视角以及可见 城市三维模型要素集合三个部分，其中视点选取街道的交叉口以及沿街道每隔一定距离的 点，视角选取各个路口方向以及沿街道正反两个方向，可见要素为位于视点，以视角为中 心，180度范围内的可见城市三维模型要素； 用户在访问街景三维模型时，根据其视点位置、视角方向，通过终端获取GPS位置数据 信息，并发送至服务器端，服务器端返回位于其前后的视点索引结构，并将其对应的可见城 市三维模型要素集合进行合并，查看是否已经载入合并后的集合中的模型，如果有则不需 载入，如果未载入，则载入并渲染该三维模型。2. 根据权利要求1所述的基于视点索引的三维模型快速可视化方法，其特征在于，定 义索引31是位于某一视点的索引，则S i的视角应该介于前一视角S i i与后一视角S 1+1之间， 对于每个交叉路口与每个道路，都会产生相应的排序，在排序的基础上，对每个索引序列进 行动态的修改，其修改方法为，如果索引S 1的城市三维模型要素集合包含于S i i与S 1+1之 中，则删除S1，否则在51与S i i沿道路中间位置添加新的索引，并重新开始计算，直到该序列 索引没有任何改变。
【专利摘要】本发明公开了一种基于视点索引的三维模型快速可视化方法，通过构建三维城市模型的视点索引，减少移动终端上三维模型数据载入量；根据三维城市模型视觉特征，实现视点索引的自动调节，从而提高可视化的准确度，并减少场景中视点索引数量，提升计算效率；预定义视点索引有效范围，在移动终端三维模型可视化过程中，以用户当前位置和视角作为输入，基于预定义的索引范围，自动获取相应索引，并根据其视点位置、视角方向，在索引序列中选择位于其前后的视点索引，并将其对应的可见城市三维模型要素集合进行合并，查看是否已经载入合并后的集合中的模型，如果有则不需载入，反之则载入并渲染该三维模型，从而实现降低模型复杂度，提高可视化速度。
【IPC分类】G06T17/10, G06T19/20, G06T17/05
【公开号】CN105160707
【申请号】CN201510507028
【发明人】任程, 毛波, 韩伟, 徐洪刚
【申请人】南京禹步信息科技有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月18日