CN108304450B - 三维模型在线预览方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了三维模型在线预览方法及装置，在本地为三维模型预先渲染多个视角的图片，再响应三维模型的在线预览。本发明不需要把模型的真实数据加载到本地，也就避免了用户接触到真实数据，保护数据安全；提供了渲染视角的优化方案，大幅减少需要绘制的图像数量，减少数据传输量和数据传输时间，实现三维场景的实时渲染，改善用户使用体验；降低了对移动端设备的显示性能要求；绕开浏览器的限制，使得大场景预览成为可能。

Description

三维模型在线预览方法及装置
技术领域
本发明涉及三维场景展示的技术领域，尤其涉及三维模型在线预览方法及装置。
背景技术
基于浏览器的三维场景显示需求越来越多，为实现三维场景的在线显示，大部分的显示方案使用Webgl技术。Webgl技术为Javascript提供OpenGL ES的绑定，使JavaScript也能调用浏览器本地的显卡资源进行硬件3D加速。当为用户需要预览某个三维模型的时候，浏览器将该模型从云端服务器拉取到本地，调用本地的计算资源读入该模型，并渲染。
但是现有技术存在几个问题：浏览器实时渲染必须把模型加载到本地，破坏了数据的安全性；主流PC端浏览器对三维场景的数据量有限制，大数据量场景无法实时渲染；受限于网速，移动端浏览器加载模型慢；移动客户端性能差异大，大数据量场景的移动端显示性能表现不一，影响用户体验；由于操作系统及浏览器本身的安全限制，对数据的渲染和处理资源调用有业务破坏性的限制。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供三维模型在线预览方法及装置，旨在解决现有技术的三维模型在线预览过程中不利于保护数据，大模型的传输时间比较久，以及过大的三维数据无法正常载入浏览器的问题。
本发明的目的采用以下技术方案实现：
一种三维模型在线预览方法，包括：
预先渲染步骤，在本地为三维模型预先渲染多个视角的图片；
在线预览步骤，响应三维模型的在线预览。
在上述实施例的基础上，优选的，所述预先渲染步骤，具体为：
预先生成单位球，沿着经纬方向剖分出N*N个采样点；
根据实际处理的模型大小，缩放单位球及采样点，得到渲染视角；
根据得到的渲染视角，在本地为三维模型预先渲染多个视角的图片。
或者，优选的，所述预先渲染步骤，具体为：
预先生成单位球，在球面的赤道方向设定N个等距间隔的采样点；其中，采样点的间隔为d：d＝2πR/N，R为球体半径；
以d作为间隔距离，对球面进行Delaunay均匀三角剖分，以三角剖分的顶点作为渲染视角；其中，渲染视角的个数为VT：
根据得到的渲染视角，在本地为三维模型预先渲染多个视角的图片。
在上述任意实施例的基础上，优选的，所述预先渲染步骤，还包括：
设计与无显卡服务器相应的渲染方案。
在上述实施例的基础上，优选的，对于无显卡服务器，采用Alpine操作系统，基于OSMesa图形库，以多线程并发渲染的方式，实现三维模型的预先渲染。
在上述任意实施例的基础上，优选的，所述在线预览步骤，具体为：
结合CDN及图片优化处理，以限定的用户行为轨迹变动幅度预加载渲染好的图片；
通过浏览器绘制视角相关范围的模型图形，以矢量方式支持缩放和旋转，结合用户选定的视角在人类视觉感知限度内进行图片切换绘制，实现三维模型的在线预览。
一种三维模型在线预览装置，包括：
预先渲染模块，用于在本地为三维模型预先渲染多个视角的图片；
在线预览模块，用于响应三维模型的在线预览。
在上述实施例的基础上，优选的，所述预先渲染模块用于：
预先生成单位球，沿着经纬方向剖分出N*N个采样点；
根据实际处理的模型大小，缩放单位球及采样点，得到渲染视角；
根据得到的渲染视角，在本地为三维模型预先渲染多个视角的图片。
或者，优选的，所述预先渲染模块用于：
预先生成单位球，在球面的赤道方向设定N个等距间隔的采样点；其中，采样点的间隔为d：d＝2πR/N，R为球体半径；
以d作为间隔距离，对球面进行Delaunay均匀三角剖分，以三角剖分的顶点作为渲染视角；其中，渲染视角的个数为VT：
根据得到的渲染视角，在本地为三维模型预先渲染多个视角的图片。
在上述任意实施例的基础上，优选的，所述预先渲染模块还用于：
设计与无显卡服务器相应的渲染方案。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明公开了三维模型在线预览方法及装置，在本地为三维模型预先渲染多个视角的图片，再响应三维模型的在线预览。本发明不需要把模型的真实数据加载到本地，也就避免了用户接触到真实数据，保护数据安全；提供了渲染视角的优化方案，大幅减少需要绘制的图像数量，减少数据传输量和数据传输时间，实现三维场景的实时渲染，改善用户使用体验；降低了对移动端设备的显示性能要求；绕开浏览器的限制，使得大场景预览成为可能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1示出了本发明实施例提供的一种三维模型在线预览方法的流程示意图；
图2示出了本发明实施例提供的一种三维模型在线预览装置的结构示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
具体实施例一
如图1所示，本发明实施例提供了一种三维模型在线预览方法，包括：
预先渲染步骤S101，在本地为三维模型预先渲染多个视角的图片；
在线预览步骤S102，响应三维模型的在线预览。
优选的，所述预先渲染步骤S101，可以具体为：预先生成单位球，沿着经纬方向剖分出N*N个采样点；根据实际处理的模型大小，缩放单位球及采样点，得到渲染视角；根据得到的渲染视角，在本地为三维模型预先渲染多个视角的图片。该方法得到的渲染视角在赤道上分布最稀疏，越靠近两极越密。
本发明实施例对N的取值不做限定，优选的，N＝72。实际应用中可以取N＝72，在赤道方向上可以满足人眼视觉需求。
为了进一步降低计算量，缩短预先渲染的时间，提高预先渲染过程的效率，优选的，所述预先渲染步骤S101，可以具体为：预先生成单位球，在球面的赤道方向设定N个等距间隔的采样点；其中，采样点的间隔为d：d＝2πR/N，R为球体半径；以d作为间隔距离，对球面进行Delaunay均匀三角剖分，以三角剖分的顶点作为渲染视角；其中，渲染视角的个数为VT：根据得到的渲染视角，在本地为三维模型预先渲染多个视角的图片。
其中，VT的计算过程如下所示：
该三角剖分需要的三角形个数为FT：
根据球面的欧拉示性数可列：
其中VT为三角剖分的顶点个数，ET为边的个数；
解上述方程组，得到需要的三角剖分顶点，也即采集的渲染视角个数为：
其中为向上取整符号。此改进方法将需要渲染的图像数量减少了63％，大大提升了计算效率。
本发明实施例还可以预先针对低端无显卡服务器设计渲染方案。优选的，所述预先渲染步骤S101，还可以包括：设计与无显卡服务器相应的渲染方案。优选的，对于无显卡服务器，可以采用Alpine操作系统，基于OSMesa图形库，以多线程并发渲染的方式，实现三维模型的预先渲染。用于后端计算的服务器一般无显卡、无窗口系统，因而常规的渲染方法无法在这样的环境中使用。本发明实施例可以基于OSMesa图形库，实现三维场景的渲染技术，不依赖窗口系统和显卡资源，直接将三维模型渲染到图片。针对该方案的特点，使用轻量级的操作系统Alpine和多线程并发渲染的方式，充分利用CPU的资源，提高渲染效率。
优选的，所述在线预览步骤S102，可以具体为：结合CDN及图片优化处理，以限定的用户行为轨迹变动幅度预加载渲染好的图片；通过浏览器绘制视角相关范围的模型图形，以矢量方式支持缩放和旋转，结合用户选定的视角在人类视觉感知限度内进行图片切换绘制，实现三维模型的在线预览，由此接近或达到软件实际加载三维模型的类似效果。本发明实施例中所述的人类视觉感知限度，可以包括时间和空间2个维度的感知。考虑到现在pc软件、手机app、网页等各端对javascript的通用支持，本发明实施例可以使用javascript结合对显卡无要求的canvas进行应用，实现跨平台、跨设备的在线预览响应。
本发明实施例不需要把模型的真实数据加载到本地，也就避免了用户接触到真实数据，保护数据安全；提供了渲染视角的优化方案，大幅减少需要绘制的图像数量，减少数据传输量和数据传输时间，实现三维场景的实时渲染，改善用户使用体验；降低了对移动端设备的显示性能要求；绕开浏览器的限制，使得大场景预览成为可能。
在上述的具体实施例一中，提供了三维模型在线预览方法，与之相对应的，本申请还提供三维模型在线预览装置。由于装置实施例基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。下述描述的装置实施例仅仅是示意性的。
具体实施例二
如图2所示，本发明实施例提供了一种三维模型在线预览装置，包括：
预先渲染模块201，用于在本地为三维模型预先渲染多个视角的图片；
在线预览模块202，用于响应三维模型的在线预览。
优选的，所述预先渲染模块201可以用于：
预先生成单位球，沿着经纬方向剖分出N*N个采样点；
根据实际处理的模型大小，缩放单位球及采样点，得到渲染视角；
根据得到的渲染视角，在本地为三维模型预先渲染多个视角的图片。
或者，优选的，所述预先渲染模块201可以用于：
预先生成单位球，在球面的赤道方向设定N个等距间隔的采样点；其中，采样点的间隔为d：d＝2πR/N，R为球体半径；
以d作为间隔距离，对球面进行Delaunay均匀三角剖分，以三角剖分的顶点作为渲染视角；其中，渲染视角的个数为VT：
根据得到的渲染视角，在本地为三维模型预先渲染多个视角的图片。
优选的，所述预先渲染模块201还可以用于：
设计与无显卡服务器相应的渲染方案。
本发明实施例不需要把模型的真实数据加载到本地，也就避免了用户接触到真实数据，保护数据安全；提供了渲染视角的优化方案，大幅减少需要绘制的图像数量，减少数据传输量和数据传输时间，实现三维场景的实时渲染，改善用户使用体验；降低了对移动端设备的显示性能要求；绕开浏览器的限制，使得大场景预览成为可能。
本发明从使用目的上，效能上，进步及新颖性等观点进行阐述，其具有的实用进步性，己符合专利法所强调的功能增进及使用要件，本发明以上的说明及附图，仅为本发明的较佳实施例而己，并非以此局限本发明，因此，凡一切与本发明构造，装置，待征等近似、雷同的，即凡依本发明专利申请范围所作的等同替换或修饰等，皆应属本发明的专利申请保护的范围之内。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。尽管本发明已进行了一定程度的描述，明显地，在不脱离本发明的精神和范围的条件下，可进行各个条件的适当变化。可以理解，本发明不限于所述实施方案，而归于权利要求的范围，其包括所述每个因素的等同替换。对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种三维模型在线预览方法，其特征在于，包括：
预先渲染步骤，在本地为三维模型预先渲染多个视角的图片；
在线预览步骤，响应三维模型的在线预览；
其中，所述预先渲染步骤，具体为：
预先生成单位球，沿着经纬方向剖分出N*N个采样点；
根据实际处理的模型大小，缩放单位球及采样点，并计算渲染视角；
根据得到的渲染视角，在本地为三维模型预先渲染多个视角的图片；
其中，所述计算渲染视角，具体为：
预先生成单位球，在球面的赤道方向设定N个等距间隔的采样点；其中，采样点的间隔为d：d＝2πR/N，R为球体半径；
以d作为间隔距离，对球面进行Delaunay均匀三角剖分，以三角剖分的顶点作为渲染视角；其中，渲染视角的个数为VT：
其中，VT的计算过程如下所示：
该三角剖分需要的三角形个数为FT：
根据球面的欧拉示性数可列：
其中VT为三角剖分的顶点个数，ET为边的个数；
解上述方程组，得到需要的三角剖分顶点，也即采集的渲染视角个数为：
2.根据权利要求1所述的三维模型在线预览方法，其特征在于，所述预先渲染步骤，还包括：
设计与无显卡服务器相应的渲染方案。
3.根据权利要求2所述的三维模型在线预览方法，其特征在于，对于无显卡服务器，采用Alpine操作系统，基于OSMesa图形库，以多线程并发渲染的方式，实现三维模型的预先渲染。
4.根据权利要求1所述的三维模型在线预览方法，其特征在于，所述在线预览步骤，具体为：
结合CDN及图片优化处理，以限定的用户行为轨迹变动幅度预加载渲染好的图片；
通过浏览器绘制视角相关范围的模型图形，以矢量方式支持缩放和旋转，结合用户选定的视角在人类视觉感知限度内进行图片切换绘制，实现三维模型的在线预览。
5.一种三维模型在线预览装置，其特征在于，包括：
预先渲染模块，用于在本地为三维模型预先渲染多个视角的图片；
在线预览模块，用于响应三维模型的在线预览；
其中，所述预先渲染模块还用于：
预先生成单位球，沿着经纬方向剖分出N*N个采样点；
根据实际处理的模型大小，缩放单位球及采样点，并计算渲染视角；
根据得到的渲染视角，在本地为三维模型预先渲染多个视角的图片；
其中，所述计算渲染视角，具体为：
预先生成单位球，在球面的赤道方向设定N个等距间隔的采样点；其中，采样点的间隔为d：d＝2πR/N，R为球体半径；
以d作为间隔距离，对球面进行Delaunay均匀三角剖分，以三角剖分的顶点作为渲染视角；其中，渲染视角的个数为VT：
其中，VT的计算过程如下所示：
该三角剖分需要的三角形个数为FT：
根据球面的欧拉示性数可列：
其中VT为三角剖分的顶点个数，ET为边的个数；
解上述方程组，得到需要的三角剖分顶点，也即采集的渲染视角个数为：
6.根据权利要求5所述的三维模型在线预览装置，其特征在于，所述预先渲染模块还用于：
设计与无显卡服务器相应的渲染方案。
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