CN108460823A - 一种渲染三维场景模型的显示方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种渲染三维场景模型的显示方法，所述显示方法包括：创建所有参数与主相机相同的辅助相机，并将挂接在主相机的所有节点挂接至所述辅助相机下；利用辅助相机将所有节点对应的全场景信息存储在一张纹理上得到目标纹理；当检测到可绘制节点挂接在所述主相机下时，利用目标纹理对可绘制节点中的可绘制几何体进行纹理贴附操作；调整主相机的主相机视口以使可绘制几何体完全处于所述主相机视口中，生成模型渲染图。本申请能够在提高渲染效率的前提下对渲染整个三维场景模型的结果进行显示。本申请还公开了一种渲染三维场景模型的显示系统、一种计算机可读存储介质及一种建模设备，具有以上有益效果。

Description

一种渲染三维场景模型的显示方法及系统

技术领域

本发明涉及三维建模领域，特别涉及一种渲染三维场景模型的显示方法、系统、一种计算机可读存储介质及一种建模设备。

背景技术

在渲染用户给出的整个三维场景模型的过程中，有些渲染效果不能满足用户的需求，比如说模型纹理偏暗，纹理色调不合适等问题，如果不进行相关的调节，会造成细节方面看不清楚，得不到用户的认可，以至于给用户造成渲染效果差的观念。

针对上述情况，现有技术中常用三维引擎进行三维场景模型的渲染，但是由于三维引擎只在对局部进行渲染的情况下具有较好的效果。针对整个渲染场景进行后期渲染处理时，会对渲染效率方面造成很大的压力，以至于帧率低下，并且会造成渲染引擎所渲染的场景渲染效果不佳，极大的影响了用户的视觉体验。

因此，如何在提高渲染效率的前提下对渲染整个三维场景模型的结果进行显示是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种渲染三维场景模型的显示方法、系统、一种计算机可读存储介质及一种建模设备，能够在提高渲染效率的前提下对渲染整个三维场景模型的结果进行显示。

为解决上述技术问题，本申请提供一种渲染三维场景模型的显示方法，该显示方法包括：

创建所有参数与主相机相同的辅助相机，并将挂接在主相机的所有节点挂接至所述辅助相机下；其中，所述辅助相机挂接在所述主相机下；

利用所述辅助相机将所有所述节点对应的全场景信息存储在一张纹理上得到目标纹理；

当检测到可绘制节点挂接在所述主相机下时，利用所述目标纹理对所述可绘制节点中的可绘制几何体进行纹理贴附操作；

调整所述主相机的主相机视口以使所述可绘制几何体完全处于所述主相机视口中，生成模型渲染图。

可选的，所述目标纹理具体为高宽比与所述主相机视口的高宽比相同的纹理。

可选的，在所述生成模型渲染图之后，还包括：

对所述模型渲染图进行颜色模型转换操作，得到像素格式为HSV颜色模式的待调节模型渲染图；

对所述待调节模型渲染图进行色彩调节得到待转换模型渲染图；

将所述待转换模型渲染图进行颜色模型转换得到像素格式为所述RGB颜色模式的待转换模型渲染图，并进行对比度调节得到最终模型渲染图。

可选的，对所述待调节模型渲染图进行色彩调节得到待转换模型渲染图包括：

对所述待调节模型渲染图进行色调调节、亮度调节和饱和度调节操作得到所述待转换模型渲染图。

可选的，在进行对比度调节得到最终模型渲染图之后，还包括：

将所述最终模型渲染图上传至人机交互界面。

本申请还提供了一种渲染三维场景模型的显示系统，该系统包括：

节点转移模块，用于创建所有参数与主相机相同的辅助相机，并将挂接在主相机的所有节点挂接至所述辅助相机下；其中，所述辅助相机挂接在所述主相机下；

纹理生成模块，用于利用所述辅助相机将所有所述节点对应的全场景信息存储在一张纹理上得到目标纹理；

纹理贴附模块，用于当检测到可绘制节点挂接在所述主相机下时，利用所述目标纹理对所述可绘制节点中的可绘制几何体进行纹理贴附操作；

结果生成模块，用于调整所述主相机的主相机视口以使所述可绘制几何体完全处于所述主相机视口中，生成模型渲染图。

可选的，所述目标纹理具体为高宽比与所述主相机视口的高宽比相同的纹理。

可选的，还包括：

第一转换模块，用于对所述模型渲染图进行颜色模型转换操作，得到像素格式为HSV颜色模式的待调节模型渲染图；

色彩调节模块，用于对所述待调节模型渲染图进行色彩调节得到待转换模型渲染图；

第二转换模块，用于将所述待转换模型渲染图进行颜色模型转换得到像素格式为所述RGB颜色模式的待转换模型渲染图，

对比度调节模块，用于对所述待转换模型渲染图进行对比度调节得到最终模型渲染图。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序执行时实现上述渲染三维场景模型的显示方法执行的步骤。

本申请还提供了一种建模设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时实现上述渲染三维场景模型的显示方法执行的步骤。

本发明提供了一种渲染三维场景模型的显示方法，包括创建所有参数与主相机相同的辅助相机，并将挂接在主相机的所有节点挂接至所述辅助相机下；其中，所述辅助相机挂接在所述主相机下；利用所述辅助相机将所有所述节点对应的全场景信息存储在一张纹理上得到目标纹理；当检测到可绘制节点挂接在所述主相机下时，利用所述目标纹理对所述可绘制节点中的可绘制几何体进行纹理贴附操作；调整所述主相机的主相机视口以使所述可绘制几何体完全处于所述主相机视口中，生成模型渲染图。

本发明通过利用所有参数与主相机相同的辅助相机将关于三维场景模型的全场景信息存储在一张纹理上得到目标纹理，并利用该目标纹理对可绘制节点进行纹理贴附操作，再利用主相机显示该纹理贴附后的可绘制节点对应的可绘制几何体，最终实现了一次性渲染三维场景模型的显示。相对于现有技术中使用三维引擎只能进行局部渲染的显示，需要多次操作才能完成整个三维场景模型的显示，本申请能够在提高渲染效率的前提下对渲染整个三维场景模型的结果进行显示。本申请同时还提供了一种渲染三维场景模型的显示系统、一种计算机可读存储介质和一种建模设备，具有上述有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的一种渲染三维场景模型的显示方法的流程图；

图2为本申请实施例所提供的一种模型渲染图进行色彩调节及对比度调节的流程图；

图3为本申请实施例所提供的一种渲染三维场景模型的显示系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面请参见图1，图1为本申请实施例所提供的一种渲染三维场景模型的显示方法的流程图。

具体步骤可以包括：

S101：创建所有参数与主相机相同的辅助相机，并将挂接在主相机的所有节点挂接至所述辅助相机下；其中，所述辅助相机挂接在所述主相机下；

其中，本方案中提到的主相机和辅助相机并不是现实中真实存在的实体装置，而是指在三维建模过程中用来观察三维场景模型的视点，相当于在计算机用于向用户提供的三维模型显示画面的观察点。在本步骤之前，默认主相机下挂接所有关于场景组织的节点，即主相机能够观察到整个三维模型场景中的全部模型。

值得注意的是，上述提到的节点是几何体模型及几何体模型的纹理等状态属性的集合，几何体模型是指由三角形面组成的实体集合数据，例如由三角形面组成的一栋楼。

本步骤中生成的辅助相机是各项参数与主相机完全相同的视点，可以理解的是，辅助相机是挂接在主相机之下的，以便辅助相机将其自身生成的内容上传至主相机中。为了能够使辅助相机能够拍摄到关于整个三维模型场景的图像，需要将主相机下原有挂接的节点转移至辅助相机之下挂接。在转移所有节点的过程中，各个节点之间的组织关系不发生变化，只是将全部的节点转移至辅助相机之下，即由辅助相机来观察整个三维场景模型。

S102：利用所述辅助相机将所有所述节点对应的全场景信息存储在一张纹理上得到目标纹理；

本步骤的目的在于生成关于整个三维场景模型的目标纹理，由于本步骤是建立在S101已经将主相机下挂接的所有节点转移至辅助相机的基础上，因此辅助相机可以将挂接在其下的节点的场景信息存储至一张纹理上。进一步的由于辅助相机下挂接有全部的节点，因此辅助相机可以将全场景信息存储在一张纹理上，得到关于整个三维场景模型的目标纹理。

值得注意的是，由于目标纹理是要通过主相机显示给用户查看的，因此作为一种优选的实施方案，目标纹理应该与主相机的视口相适应。当目标纹理的高宽比与主相机视口的高宽比不一致时，可能会出现显示画面拉伸变形的情况，影响用户体验。当然，为了使用户获得最佳的观察效果，可以使目标纹理的高度、宽度与主相机视口的高度、宽度完全一致，或者实现实时改变目标纹理大小与窗口相一致的机制，能够保证目标纹理不失真。

当然，在本实施例中不对目标纹理的高宽比例及其尺寸进行具体的限定，只要能够生成关于全场景信息的目标纹理即可，本领域的技术人员可以根据实际应用条件对目标纹理尺寸的具体数值和比例进行灵活的设定。

S103：当检测到可绘制节点挂接在所述主相机下时，利用所述目标纹理对所述可绘制节点中的可绘制几何体进行纹理贴附操作；

其中，本步骤中的可绘制节点是可绘制几何体和对应可绘制几何体的状态属性的集合。可绘制节点是挂接至主相机下，方便主相机拍摄可绘制几何体，并将拍摄的内容以三维模型的效果呈现给用户观察。值得注意的是，本实施例中S101与S102提到的所有节点并不包括本步骤中提到的可绘制节点，可绘制节点是为了显示整个三维场景模型而额外挂接至主相机下的节点。

可以理解的是，由于通常情况下主相机的视口为长方形，因此本步骤中默认可绘制节点对应的可绘制几何体是一种长方体几何体，以便适应主相机的漱口。

本步骤的目的在于将目标纹理贴附在可绘制几何体上，由于在S102中辅助相机生成的是关于整个三维环境模型的目标纹理，因此在将目标纹理贴附在可绘制几何体上之后，就可以通过观察可绘制几何体来实现对整个三维环境模型的显示。当然，本步骤中默认可绘制几何体是能够满足贴附目标纹理的尺寸要求的。

S104：调整所述主相机的主相机视口以使所述可绘制几何体完全处于所述主相机视口中，生成模型渲染图。

其中，本实施例的目的在于将渲染的整个三维环境模型进行显示，由于步骤S103中已经将关于整个三维环境模型的目标纹理贴附至可绘制几何体上，因此，在本步骤中只需要通过主相机拍摄该可绘制几何体即可。值得注意的是，在本步骤中必须调整主相机视口以使可绘制几何体完全处于主相机视口中，主相机才能够拍摄整个三维环境模型的渲染效果进行显示，否则将会出现遗漏的情况。

可以理解的是，了获得最佳的显示效果在进行了S101至S104的操作后，还可以对得到的模型渲染图进行关于色调、亮度、饱和度以及对比度的调节，将经过上述调节后得到的效果图进行显示。当然，对于调节色调、亮度、饱和度以及对比度的方法有很多，此处不进行具体的限定，将在下一实施例中进行详细的描述。

本实施例通过利用所有参数与主相机相同的辅助相机将关于三维场景模型的全场景信息存储在一张纹理上得到目标纹理，并利用该目标纹理对可绘制节点进行纹理贴附操作，再利用主相机显示该纹理贴附后的可绘制节点对应的可绘制几何体，最终实现了一次性渲染三维场景模型的显示。相对于现有技术中使用三维引擎只能进行局部渲染的显示，需要多次操作才能完成整个三维场景模型的显示，本实施例能够在提高渲染效率的前提下对渲染整个三维场景模型的结果进行显示。

下面请参见图2，图2为本申请实施例所提供的一种模型渲染图进行色彩调节及对比度调节的流程图；本实施例可以在上一实施例S104的基础上继续执行，可以视为一种更有选的渲染三维场景模型的显示方法，其他步骤与上一实施例基本一致，可以相互参见，此处不再赘述。

具体步骤可以包括：

S201：对所述模型渲染图进行颜色模型转换操作，得到像素格式为HSV颜色模式的待调节模型渲染图；

通常来讲，显示的模型渲染图是RGB像素格式的图片，RGB像素格式作为三维渲染引擎中常用像素格式，应用广泛但修改不容易，RGB格式中使用了单独的像素位用以表示R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)通道，对三个像素位的修改比较繁琐，并且RGB格式不能够直观的表达色彩的色调，亮度，以及饱和度；渲染顺序树和渲染状态树均具有根节点和当前节点，当前节点的起始指向为根节点。而HSV颜色模型中包括H(色相)、S(饱和度)、V(亮度)等含义，HSV像素格式空间中，能够非常好的表达颜色的色调、亮度和饱和度，方便进行颜色之间的对比，也方便色彩感情的传达。

因此，将模型渲染图转换为像素格式为HSV颜色模式，能够更加方便且高效的进行色彩调节。

S202：对所述待调节模型渲染图进行色彩调节得到待转换模型渲染图；

其中，本步骤的具体过程为对所述待调节模型渲染图进行色调调节、亮度调节和饱和度调节操作得到所述待转换模型渲染图。

S203：将所述待转换模型渲染图进行颜色模型转换得到像素格式为所述RGB颜色模式的待转换模型渲染图，并进行对比度调节得到最终模型渲染图。

其中，本步骤中进行像素格式转换的操作是S101中像素格式转换的逆操作。

S204：将所述最终模型渲染图上传至人机交互界面。

本实施例提供的方法不但能够在提高渲染效率的前提下对整个三维场景模型的渲染结果进行显示，还解决了场景中对于色彩不符合用户要求模型纹理，可以根据用户需求进行色调、亮度、饱和度和对比度的调节；大大提高了用户体验感受。

通过实际应用中的例子说明上述模型渲染图进行色彩调节及对比度调节的过程。

步骤1：假设RGB分别用(r,g,b)代表，其中r,g,b分别表示位0-1之间的实数；max为r,g,b中最大值，min为最小值；HSV分表用(h,s,v)表示，h为0-360之间的实数，而s和v分别为0-1之间的实数，转换过程如下公式：

v＝max。

步骤二：将转换获得的(h,s,v)分量进行色彩调节，达到对色调、亮度、饱和度的调节；

色彩调节如下所述：

对于色调调节增量，使用Δh表示，在转换得到的h值的基础上，加上该分量值进行色调的更改，为了保证所得到的结果在HSV色彩范围内，需要所值归一化处理，量化所得到的值，公式如下：

h′＝360×(h+Δh)％；

对于亮度和饱和度的调节，基于得到v和s，进行增量Δv和Δs的乘积缩放，进行如下公式计算：

v′＝v×Δv；

s′＝s×Δs；

步骤三：将所获得的HSV模型颜色值还原回RGB模型颜色值，进而进行对比度调节：

对于计算得到的HSV模型值，不能够直接用于渲染引擎的绘制，需要将HSV模型颜色值转换为RGB模型颜色值，转换公式如下：

p＝v′×(1-s′)；

q＝v′×(1-f×s′)；

t＝v′×[1-(1-f)×s′]；

步骤4：将得到的RGB模型值进行对比度调节，颜色值使用color表示；对于对比度的调节，基于灰度平均值avgLumin和对比度增量Δc，经过如下向量公式操作，最终计算得到色彩调节后所得到的RGB颜色值：

avgLumin＝(0.5,0.5,0.5)；

color′＝avgLumin+Δc·(color-avgLumin)。

请参见图3，图3为本申请实施例所提供的一种渲染三维场景模型的显示系统的结构示意图；

该系统可以包括：

节点转移模块100，用于创建所有参数与主相机相同的辅助相机，并将挂接在主相机的所有节点挂接至所述辅助相机下；其中，所述辅助相机挂接在所述主相机下；

纹理生成模块200，用于利用所述辅助相机将所有所述节点对应的全场景信息存储在一张纹理上得到目标纹理；

纹理贴附模块300，用于当检测到可绘制节点挂接在所述主相机下时，利用所述目标纹理对所述可绘制节点中的可绘制几何体进行纹理贴附操作；

结果生成模块400，用于调整所述主相机的主相机视口以使所述可绘制几何体完全处于所述主相机视口中，生成模型渲染图。

进一步的，所述目标纹理具体为高宽比与所述主相机视口的高宽比相同的纹理。

进一步的，该显示系统还包括：

第一转换模块，用于对所述模型渲染图进行颜色模型转换操作，得到像素格式为HSV颜色模式的待调节模型渲染图；

色彩调节模块，用于对所述待调节模型渲染图进行色彩调节得到待转换模型渲染图；

第二转换模块，用于将所述待转换模型渲染图进行颜色模型转换得到像素格式为所述RGB颜色模式的待转换模型渲染图，

对比度调节模块，用于对所述待转换模型渲染图进行对比度调节得到最终模型渲染图。

由于系统部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此系统部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，该计算机程序被执行时可以实现上述实施例所提供的步骤。该存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本申请还提供了一种建模设备，可以包括存储器和处理器，所述存储器中存有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时，可以实现上述实施例所提供的步骤。当然所述建模设备还可以包括各种网络接口，电源等组件。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种渲染三维场景模型的显示方法，其特征在于，包括：

创建所有参数与主相机相同的辅助相机，并将挂接在主相机的所有节点挂接至所述辅助相机下；其中，所述辅助相机挂接在所述主相机下；

利用所述辅助相机将所有所述节点对应的全场景信息存储在一张纹理上得到目标纹理；

当检测到可绘制节点挂接在所述主相机下时，利用所述目标纹理对所述可绘制节点中的可绘制几何体进行纹理贴附操作；

调整所述主相机的主相机视口以使所述可绘制几何体完全处于所述主相机视口中，生成模型渲染图。

2.根据权利要求1所述显示方法，其特征在于，所述目标纹理具体为高宽比与所述主相机视口的高宽比相同的纹理。

3.根据权利要求1所述显示方法，其特征在于，在所述生成模型渲染图之后，还包括：

对所述模型渲染图进行颜色模型转换操作，得到像素格式为HSV颜色模式的待调节模型渲染图；

对所述待调节模型渲染图进行色彩调节得到待转换模型渲染图；

将所述待转换模型渲染图进行颜色模型转换得到像素格式为所述RGB颜色模式的待转换模型渲染图，并进行对比度调节得到最终模型渲染图。

4.根据权利要求3所述显示方法，其特征在于，对所述待调节模型渲染图进行色彩调节得到待转换模型渲染图包括：

对所述待调节模型渲染图进行色调调节、亮度调节和饱和度调节操作得到所述待转换模型渲染图。

5.根据权利要求4所述显示方法，其特征在于，在进行对比度调节得到最终模型渲染图之后，还包括：

将所述最终模型渲染图上传至人机交互界面。

6.一种渲染三维场景模型的显示相同，其特征在于，包括：

节点转移模块，用于创建所有参数与主相机相同的辅助相机，并将挂接在主相机的所有节点挂接至所述辅助相机下；其中，所述辅助相机挂接在所述主相机下；

纹理生成模块，用于利用所述辅助相机将所有所述节点对应的全场景信息存储在一张纹理上得到目标纹理；

纹理贴附模块，用于当检测到可绘制节点挂接在所述主相机下时，利用所述目标纹理对所述可绘制节点中的可绘制几何体进行纹理贴附操作；

结果生成模块，用于调整所述主相机的主相机视口以使所述可绘制几何体完全处于所述主相机视口中，生成模型渲染图。

7.根据权利要求6所述显示系统，其特征在于，所述目标纹理具体为高宽比与所述主相机视口的高宽比相同的纹理。

8.根据权利要求6所述显示系统，其特征在于，还包括：

第一转换模块，用于对所述模型渲染图进行颜色模型转换操作，得到像素格式为HSV颜色模式的待调节模型渲染图；

色彩调节模块，用于对所述待调节模型渲染图进行色彩调节得到待转换模型渲染图；

第二转换模块，用于将所述待转换模型渲染图进行颜色模型转换得到像素格式为所述RGB颜色模式的待转换模型渲染图，

对比度调节模块，用于对所述待转换模型渲染图进行对比度调节得到最终模型渲染图。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序执行时实现如权利要求1至5任一项所述显示方法。

10.一种建模设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述显示方法。