CN108830924B - 一种场景模型显示方法及终端 - Google Patents
一种场景模型显示方法及终端 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种场景模型显示方法及终端，计算场景模型的模型顶点密度ρ，所述模型顶点密度ρ＝m/V，m表示所述场景模型的顶点个数，V表示所述场景模型的体积；根据所述模型顶点密度ρ确定是否显示所述场景模型；引入场景模型的模型顶点密度概念，直接根据模型顶点密度确定是否显示所述场景模型，不需要将场景中的高模变成多套高、中、低精度的模型，资源利用率高，并且可以在程序运行状态即进行算法的执行，算法复杂度取决于场景模型的数量O(n)，将所述算法导入到需要优化的场景里面就可以进行优化，算法效率高，有效提高帧率，加快场景渲染的速度。
Description
技术领域
本发明涉及3D场景优化领域，尤其涉及一种场景模型显示方法及终端。
背景技术
在对3D场景进行渲染的过程中，如果将3D场景中涉及到的所有模型都进行高精度的显示并渲染，则将极大地影响渲染帧率，导致渲染速度很慢。现有技术中，为了对3D场景的渲染进行优化，常用的有以下两种优化算法：一种是LOD算法，即多细节层次的场景优化算法，其是针对同一场景中根据场景模型在所述场景中所处的位置和重要度加载不同精度的场景模型；另一种是Occlusion Culling算法，即基于八叉树的遮挡剔除场景优化算法，其是对场景预先进行八叉树创建，然后在所述八叉树内进行遮挡判断，对不渲染显示的场景模型进行剔除以达到优化场景的目的。
然而，上述两种优化算法存在如下不足：LOD算法需要将场景中的高模变成多套高、中、低精度的模型，模型重建过程工作量大，资源利用率低；Occlusion Culling算法需要对场景进行预先加载，并进行预先计算，所述预计算过程比较耗时，从而导致该算法效率比较低，进而影响场景的渲染速度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种场景模型显示方法及终端，不仅资源利用率高，而且能够实现高效率的场景渲染。
为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案为：
一种场景模型显示方法，包括步骤：
S1、计算场景模型的模型顶点密度ρ，所述模型顶点密度ρ＝m/V，m表示所述场景模型的顶点个数，V表示所述场景模型的体积；
S2、根据所述模型顶点密度ρ确定是否显示所述场景模型。
为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：
一种场景模型显示终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
S1、计算场景模型的模型顶点密度ρ，所述模型顶点密度ρ＝m/V，m表示所述场景模型的顶点个数，V表示所述场景模型的体积；
S2、根据所述模型顶点密度ρ确定是否显示所述场景模型。
本发明的有益效果在于：引入场景模型的模型顶点密度概念，令模型顶点密度等于场景模型的顶点个数与场景模型的体积之比，直接根据模型顶点密度确定是否显示所述场景模型，直接对场景模型进行处理，不需要将场景中的高模变成多套高、中、低精度的模型，资源利用率高，并且可以在程序运行状态即进行算法的执行，算法复杂度取决于场景模型的数量O(n)，将所述算法导入到需要优化的场景里面就可以进行优化，算法效率高，有效提高帧率，加快场景渲染的速度。
附图说明
图1为本发明实施例的一种场景模型显示方法的流程图；
图2为本发明实施例的一种场景模型显示终端的结构示意图；
图3为本发明实施例的根据模型顶点密度确定是否显示所述场景模型的流程图；
标号说明：
1、一种场景模型显示终端；2、存储器；3、处理器。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：引入场景模型的模型顶点密度概念，令模型顶点密度等于场景模型的顶点个数与场景模型的体积之比，直接根据模型顶点密度确定是否显示所述场景模型。
请参照图1，一种场景模型显示方法，包括步骤：
S1、计算场景模型的模型顶点密度ρ，所述模型顶点密度ρ＝m/V，m表示所述场景模型的顶点个数，V表示所述场景模型的体积；
S2、根据所述模型顶点密度ρ确定是否显示所述场景模型。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：引入场景模型的模型顶点密度概念，令模型顶点密度等于场景模型的顶点个数与场景模型的体积之比，直接根据模型顶点密度确定是否显示所述场景模型，直接对场景模型进行处理，不需要将场景中的高模变成多套高、中、低精度的模型，资源利用率高，并且可以在程序运行状态即进行算法的执行，算法复杂度取决于场景模型的数量O(n)，将所述算法导入到需要优化的场景里面就可以进行优化，算法效率高，有效提高帧率，加快场景渲染的速度。
进一步的，所述步骤S1和S2之间还包括步骤：
获取场景中观测点与所述场景模型之间的距离；
判断所述距离是否小于或者等于第一预设距离，若是，则显示所述场景模型，否则，执行步骤S2。
由上述描述可知，通过增加距离的判断，在第一预设距离内，对场景模型进行全显示，在第一预设距离外，才根据所述模型顶点密度确定是否进行场景模型的显示，通过增加距离的考虑，实现更加准确的场景渲染，提高优化效果。
进一步的，所述否则，执行步骤S2包括：
否则，判断所述距离是否大于第一预设距离并且小于或者等于第二预设距离；
若是，则预设第一阈值，判断所述模型顶点密度是否大于所述第一阈值，若否，则显示所述场景模型，否则，不显示所述场景模型；
否则，判断所述距离是否大于第二预设距离并且小于或者等于第三预设距离；
若是，则预设第二阈值，判断所述模型顶点密度是否大于所述第二阈值，若否，则显示所述场景模型，否则，不显示所述场景模型；
若否，则预设第三阈值，判断所述模型顶点密度是否大于所述第三阈值，若否，则显示所述场景模型，否则，不显示所述场景模型；
所述第一阈值大于所述第二阈值，所述第二阈值大于所述第三阈值。
由上述描述可知，模型顶点密度高的模型如果距离观察点较远可以不进行显示，而模型顶点密度低的模型可以进行显示，通过设置合理的距离梯度以及与所述距离梯度相匹配的模型顶点密度梯度，能够对高精度场景实现比较高的性能优化，不仅显示效果良好，而且运算量低，保障帧率。
进一步的，所述获取场景中观测点与所述场景模型之间的距离之后还包括步骤：
获取当前帧率，判断所述当前帧率是否大于预设帧率阈值，若是，则设置帧率阈值为第一预设帧率，否则，设置帧率阈值为第二预设帧率，所述第一预设帧率小于所述第二预设帧率；
在进行距离比较时，将第一预设距离、第二预设距离和第三预设距离分别乘以所述帧率阈值。
由上述描述可知，如果场景的当前帧率太小，说明当前设置的梯度无法做到最优帧率，所以通过帧率阈值的引入，能够调整梯度的显示距离，使得梯度的显示距离整体变小，从而整体渲染的模型数量也变小了，实现对整体渲染的模型数量的动态调整，使其自适应当前帧率的变化，从而达到提高帧率的效果。
进一步的，确定场景中的场景模型个数，对于每个场景模型，依次执行所述步骤S1-S2。
由上述描述可知，场景中的每个场景模型依次执行所述步骤S1-S2，算法复杂度取决于场景模型的数量O(n)，算法效率极高。
请参照图2，一种场景模型显示终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
S1、计算场景模型的模型顶点密度ρ，所述模型顶点密度ρ＝m/V，m表示所述场景模型的顶点个数，V表示所述场景模型的体积；
S2、根据所述模型顶点密度ρ确定是否显示所述场景模型。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：引入场景模型的模型顶点密度概念，令模型顶点密度等于场景模型的顶点个数与场景模型的体积之比，直接根据模型顶点密度确定是否显示所述场景模型，直接对场景模型进行处理，不需要将场景中的高模变成多套高、中、低精度的模型，资源利用率高，并且可以在程序运行状态即进行算法的执行，算法复杂度取决于场景模型的数量O(n)，将所述算法导入到需要优化的场景里面就可以进行优化，算法效率高，有效提高帧率，加快场景渲染的速度。
进一步的，所述步骤S1和S2之间还包括步骤：
获取场景中观测点与所述场景模型之间的距离；
判断所述距离是否小于或者等于第一预设距离，若是，则显示所述场景模型，否则，执行步骤S2。
由上述描述可知，通过增加距离的判断，在第一预设距离内，对场景模型进行全显示，在第一预设距离外，才根据所述模型顶点密度确定是否进行场景模型的显示，通过增加距离的考虑，实现更加准确的场景渲染，提高优化效果。
进一步的，所述否则，执行步骤S2包括：
否则，判断所述距离是否大于第一预设距离并且小于或者等于第二预设距离；
若是，则预设第一阈值，判断所述模型顶点密度是否大于所述第一阈值，若否，则显示所述场景模型，否则，不显示所述场景模型；
否则，判断所述距离是否大于第二预设距离并且小于或者等于第三预设距离；
若是，则预设第二阈值，判断所述模型顶点密度是否大于所述第二阈值，若否，则显示所述场景模型，否则，不显示所述场景模型；
若否，则预设第三阈值，判断所述模型顶点密度是否大于所述第三阈值，若否，则显示所述场景模型，否则，不显示所述场景模型；
所述第一阈值大于所述第二阈值，所述第二阈值大于所述第三阈值。
由上述描述可知，模型顶点密度高的模型如果距离观察点较远可以不进行显示，而模型顶点密度低的模型可以进行显示，通过设置合理的距离梯度以及与所述距离梯度相匹配的模型顶点密度梯度，能够对高精度场景实现比较高的性能优化，不仅显示效果良好，而且运算量低，保障帧率。
进一步的，所述获取场景中观测点与所述场景模型之间的距离之后还包括步骤：
获取当前帧率，判断所述当前帧率是否大于预设帧率阈值，若是，则设置帧率阈值为第一预设帧率，否则，设置帧率阈值为第二预设帧率，所述第一预设帧率小于所述第二预设帧率；
在进行距离比较时，将第一预设距离、第二预设距离和第三预设距离分别乘以所述帧率阈值。
由上述描述可知，如果场景的当前帧率太小，说明当前设置的梯度无法做到最优帧率，所以通过帧率阈值的引入，能够调整梯度的显示距离，使得梯度的显示距离整体变小，从而整体渲染的模型数量也变小了，实现对整体渲染的模型数量的动态调整，使其自适应当前帧率的变化，从而达到提高帧率的效果。
进一步的，确定场景中的场景模型个数，对于每个场景模型，依次执行所述步骤S1-S2。
由上述描述可知，场景中的每个场景模型依次执行所述步骤S1-S2，算法复杂度取决于场景模型的数量O(n)，算法效率极高。
实施例一
请参照图1，一种场景模型显示方法，包括步骤：
S1、计算场景模型的模型顶点密度ρ，所述模型顶点密度ρ＝m/V，m表示所述场景模型的顶点个数，V表示所述场景模型的体积；
获取场景中观测点与所述场景模型之间的距离；
判断所述距离是否小于或者等于第一预设距离，若是，则显示所述场景模型，否则，执行步骤S2：根据所述模型顶点密度ρ确定是否显示所述场景模型；
具体的，否则，进一步判断所述距离是否大于第一预设距离并且小于或者等于第二预设距离；
若是，则预设第一阈值，判断所述模型顶点密度是否大于所述第一阈值，若否，则显示所述场景模型，否则，不显示所述场景模型；
否则，判断所述距离是否大于第二预设距离并且小于或者等于第三预设距离；
若是，则预设第二阈值，判断所述模型顶点密度是否大于所述第二阈值，若否，则显示所述场景模型，否则，不显示所述场景模型；
若否，则预设第三阈值，判断所述模型顶点密度是否大于所述第三阈值，若否，则显示所述场景模型，否则，不显示所述场景模型；
所述第一阈值大于所述第二阈值，所述第二阈值大于所述第三阈值；
通常场景都有多个场景模型，因此，在进行上述场景优化时，先确定场景中的场景模型个数，然后，对于每个场景模型，依次执行所述步骤S1-S2。
实施例二
本实施例与实施例一的不同在于，所述获取场景中观测点与所述场景模型之间的距离之后还包括步骤：
获取当前帧率，判断所述当前帧率是否大于预设帧率阈值，若是，则设置帧率阈值为第一预设帧率，否则，设置帧率阈值为第二预设帧率，所述第一预设帧率小于所述第二预设帧率；
在进行距离比较时，将第一预设距离、第二预设距离和第三预设距离分别乘以所述帧率阈值。
实施例三
请参照图2，一种场景模型显示终端1，包括存储器2、处理器3及存储在存储器2上并可在所述处理器3上运行的计算机程序，所述处理器3执行所述计算机程序时实现实施例一的步骤。
实施例四
请参照图2，一种场景模型显示终端1，包括存储器2、处理器3及存储在存储器2上并可在所述处理器3上运行的计算机程序，所述处理器3执行所述计算机程序时实现实施例二的步骤。
实施例五
将上述场景模型显示方法应用于实际的场景中，进行场景建模的软件采用U3D，针对变电站具有300+万面的场景进行优化：
对于接收到的每帧，遍历所述帧中需要优化的场景模型数，预计算每个场景模型的模型顶点密度ρ，所述模型顶点密度ρ＝m/V，m表示所述场景模型的顶点个数，其单位为个，V表示所述场景模型的体积，其单位为立方米，在计算场景模型的体积时，可以采用现有的建模时对应常用的模型体积计算方法进行计算，具体到本实施例采用的U3D，可以获取场景模型的边界框bounds里面带的三个参数x，y，z，分别对应长，宽，高，则场景模型对应的体积就等于x*y*z；
其中，所述模型顶点密度是自定义的一个量，是假设模型顶点均匀地分布于模型空间体积范围内，类似于密度等于质量与体积之比，比如一个场景模型共8个点，体积为1立方米，则其模型顶点密度为8点每立方米；
遍历场景中的场景模型，依次对每个场景模型执行如下步骤，如图3所示：
判断场景模型是否存在，若是，则计算场景中观测点与所述场景模型之间的距离，这里的观测点指的是在所述场景中虚拟相机的位置，观测点与场景模型之间的距离就是虚拟相机的空间坐标与场景模型的空间坐标之间的欧氏距离；
获取当前帧率，判断所述当前帧率是否大于预设帧率阈值，所述预设帧率阈值可以根据实际情况需要设定，比如40fps，若是，则设置帧率阈值为第一预设帧率，比如为0.3；否则，设置帧率阈值为第二预设帧率，比如为1，所述第一预设帧率和第二预设帧率可以根据实际情况设定，只要满足所述第一预设帧率小于所述第二预设帧率即可；
判断所述距离是否小于或者等于第一预设距离*帧率阈值，若是，则显示所述场景模型，否则，判断所述距离是否大于第一预设距离*帧率阈值并且小于或者等于第二预设距离*帧率阈值；
若是，则预设第一阈值，判断所述模型顶点密度是否大于所述第一阈值，若否，则显示所述场景模型，否则，不显示所述场景模型，即隐藏；
否则，判断所述距离是否大于第二预设距离*帧率阈值并且小于或者等于第三预设距离*帧率阈值；
若是，则预设第二阈值，判断所述模型顶点密度是否大于所述第二阈值，若否，则显示所述场景模型，否则，不显示所述场景模型，即隐藏；
若否，则预设第三阈值，判断所述模型顶点密度是否大于所述第三阈值，若否，则显示所述场景模型，否则，不显示所述场景模型，即隐藏；
所述第一阈值大于所述第二阈值，所述第二阈值大于所述第三阈值；
其中，所述第一距离、第二距离、第三距离以及第一阈值、第二阈值、第三阈值可以根据实际情况需要设定，具体的可以设定第一距离、第二距离、第三距离分别为10米、50米和60米，分别对应全显示距离、部分显示距离以及有限显示距离，所述第一阈值、第二阈值以及第三阈值可以分别设定为6000个每立方米、3000个每立方米以及300个每立方米；
通过上述的基于顶点模型密度的场景优化算法，300+万面的场景渲染帧率从14fps提高到90fps，效果十分明显。
综上所述，本发明提供的一种场景模型显示方法及终端，引入场景模型的模型顶点密度概念，令模型顶点密度等于场景模型的顶点个数与场景模型的体积之比，直接根据模型顶点密度确定是否显示所述场景模型，直接对场景模型进行处理，不需要将场景中的高模变成多套高、中、低精度的模型，资源利用率高，并且可以在程序运行状态即进行算法的执行，算法复杂度取决于场景模型的数量O(n)，将所述算法导入到需要优化的场景里面就可以进行优化，算法效率高，有效提高帧率，加快场景渲染的速度，同时通过设置不同的密度梯度和距离梯度，能够对高精度场景实现比较高的性能优化，并且加入帧率阈值对显示距离和显示场景模型数进行动态调节，使其能够自适应当前帧率的变化，提高鲁棒性，有效提升帧率，适合于大场景的渲染显示。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种场景模型显示方法，其特征在于，包括步骤：
S1、计算场景模型的模型顶点密度ρ，所述模型顶点密度ρ＝m/V，m表示所述场景模型的顶点个数，V表示所述场景模型的体积；
所述步骤S1和S2之间还包括步骤：
获取场景中观测点与所述场景模型之间的距离；
判断所述距离是否小于或者等于第一预设距离，若是，则显示所述场景模型，否则，执行步骤S2；
S2、根据所述模型顶点密度ρ确定是否显示所述场景模型；
所述步骤S2具体为：
判断所述距离是否大于第一预设距离并且小于或者等于第二预设距离；
若是，则预设第一阈值，判断所述模型顶点密度是否大于所述第一阈值，若否，则显示所述场景模型，否则，不显示所述场景模型；
否则，判断所述距离是否大于第二预设距离并且小于或者等于第三预设距离；
若是，则预设第二阈值，判断所述模型顶点密度是否大于所述第二阈值，若否，则显示所述场景模型，否则，不显示所述场景模型；
若否，则预设第三阈值，判断所述模型顶点密度是否大于所述第三阈值，若否，则显示所述场景模型，否则，不显示所述场景模型；
所述第一阈值大于所述第二阈值，所述第二阈值大于所述第三阈值。
2.根据权利要求1所述的场景模型显示方法，其特征在于，所述获取场景中观测点与所述场景模型之间的距离之后还包括步骤：
获取当前帧率，判断所述当前帧率是否大于预设帧率阈值，若是，则设置帧率阈值为第一预设帧率，否则，设置帧率阈值为第二预设帧率，所述第一预设帧率小于所述第二预设帧率；
在进行距离比较时，将第一预设距离、第二预设距离和第三预设距离分别乘以所述帧率阈值。
3.根据权利要求1所述的场景模型显示方法，其特征在于，确定场景中的场景模型个数，对于每个场景模型，依次执行所述步骤S1-S2。
4.一种场景模型显示终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
S1、计算场景模型的模型顶点密度ρ，所述模型顶点密度ρ＝m/V，m表示所述场景模型的顶点个数，V表示所述场景模型的体积；
所述步骤S1和S2之间还包括步骤：
获取场景中观测点与所述场景模型之间的距离；
判断所述距离是否小于或者等于第一预设距离，若是，则显示所述场景模型，否则，执行步骤S2；
S2、根据所述模型顶点密度ρ确定是否显示所述场景模型；
所述步骤S2具体为：
判断所述距离是否大于第一预设距离并且小于或者等于第二预设距离；
若是，则预设第一阈值，判断所述模型顶点密度是否大于所述第一阈值，若否，则显示所述场景模型，否则，不显示所述场景模型；
否则，判断所述距离是否大于第二预设距离并且小于或者等于第三预设距离；
若是，则预设第二阈值，判断所述模型顶点密度是否大于所述第二阈值，若否，则显示所述场景模型，否则，不显示所述场景模型；
若否，则预设第三阈值，判断所述模型顶点密度是否大于所述第三阈值，若否，则显示所述场景模型，否则，不显示所述场景模型；
所述第一阈值大于所述第二阈值，所述第二阈值大于所述第三阈值。
5.根据权利要求4所述的场景模型显示终端，其特征在于，所述获取场景中观测点与所述场景模型之间的距离之后还包括步骤：
获取当前帧率，判断所述当前帧率是否大于预设帧率阈值，若是，则设置帧率阈值为第一预设帧率，否则，设置帧率阈值为第二预设帧率，所述第一预设帧率小于所述第二预设帧率；
在进行距离比较时，将第一预设距离、第二预设距离和第三预设距离分别乘以所述帧率阈值。
6.根据权利要求4所述的场景模型显示终端，其特征在于，确定场景中的场景模型个数，对于每个场景模型，依次执行所述步骤S1-S2。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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