CN110415325B - 云渲染三维可视化实现方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种云渲染三维可视化实现方法，涉及三维可视化技术领域，用于解决现有三维GIS对客户端设备要求高的问题，该方法包括以下步骤：基于OpenGL创建三维GIS服务并加载三维数据；根据所述三维数据按帧渲染动态生成实时画面；将所述实时画面转换成视频流发送至客户端，以使所述客户端根据所述视频流渲染其HTML5界面。本发明还公开了一种三维可视化实现系统。本发明通过基于OpenGL创建三维GIS，通过视频流压缩将三维GIS画面同步到客户端，通过云端进行渲染，实现高仿真的三维可视化效果，并降低了对客户端设备性能的要求。

Description

云渲染三维可视化实现方法及系统
技术领域
本发明涉及三维可视化技术领域，尤其涉及一种云渲染三维可视化实现方法及系统。
背景技术
当前B/S架构的三维系统通常是GIS系统，一般GIS系统的B/S架构基于WebGL开发，加载服务端资源，例如矢量数据、模型数据等，从而实现三维可视化。
为满足用户视觉需求，目前市面上在WebGL的基础上封装了如ThreeJS、Babylon、Cesium等以便开发人员开发三维场景。
但是，随着用户需求的提高，很多时候三维场景需达到还原现实的效果，对客户端硬件的要求也随之提高；然而，由于硬件升级的成本很高，企业客户端硬件难以频繁更新以适应GIS系统的需求，导致用户的视觉需求、业务需求难以满足；此外，受限于浏览器本身的资源限制，GIS系统的最大加载三角面只有360万左右，一旦超出了最大加载限制，就会导致浏览器崩溃，影响用户体验。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种云渲染三维可视化实现方法，其通过OpenGL创建三维GIS服务，以视频流的形式发送给客户端，进而完成云渲染三维GIS服务。
本发明的目的之一采用以下技术方案实现：
一种云渲染三维可视化实现方法，包括以下步骤：
基于OpenGL创建三维GIS服务并加载三维数据；
根据所述三维数据按帧渲染动态生成实时画面；
将所述实时画面转换成视频流发送至客户端，以使所述客户端根据所述视频流渲染其HTML5界面。
进一步地，在创建三维GIS服务之后，还包括以下步骤：
接收客户端发送的授权信息并对所述授权信息进行验证，如果验证通过，则随机生成视频流访问地址到所述客户端。
进一步地，根据所述三维数据按帧渲染动态生成实时画面，包括：
接收客户端根据所述视频流访问地址进行的访问连接；
根据所述访问连接按帧渲染动态生成实时画面。
进一步地，将所述实时画面转换成视频流的方式为H264、H265以及MJPEG中的任一种。
进一步地，所述云渲染三维可视化实现方法，还包括：
接收用户操作指令，根据所述用户操作指令对三维数据进行空间换算，以对所述三维数据进行更新。
进一步地，所述用户操作指令为客户端监听的用户对HTML5界面的操作指令。
进一步地，客户端监听用户通过鼠标在HTML5界面的操作动作，并将所述操作动作进行模拟，形成所述用户操作指令。
进一步地，所述客户端为web客户端。
本发明的目的之二在于提供一种云渲染三维可视化实现系统，其包括服务器端和客户端，其中：
所述服务器端用于基于OpenGL创建三维GIS服务并加载三维数据，根据所述三维数据按帧渲染动态生成实时画面；并将所述实时画面转换成视频流发送至客户端；
所述客户端用于接收所述视频流并根据所述视频流渲染其HTML5界面。
进一步地，所述客户端为web客户端。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明通过OpenGL编写GIS服务，使GIS服务具有三维功能，并通过视频流的形式将三维数据发送给客户端，实现三维可视化的实现，达到高仿真的三维视觉效果，三维数据在云端渲染，无需在客户端进行渲染操作，降低了对客户端设备性能的要求，对三维数据的处理能力得到了加强。
附图说明
图1是实施例一云渲染三维可视化实现方法流程图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明进行更为详细的描述，需要说明的是，以下参照附图对本发明进行的描述仅是示意性的，而非限制性的。各个不同实施例之间可以进行相互组合，以构成未在以下描述中示出的其他实施例。
实施例一
实施例一提供了一种云渲染三维可视化实现方法，旨在通过对基于OpenGL编写的三维GIS进行云渲染，并以视频流的形式完成客户端的三维可视化。
WebGL编写的三维GIS内嵌于浏览器中，因此无需加载任何组件，只需通过GPU进行图形的硬件加速，但是对客户端设备的GPU的需求较高；在此三维GIS基础上，将三维GIS图形的渲染等过程通过云端完成，客户端只需渲染简单的气泡，菜单等功能，可以降低50％以上的客户端设备性能要求。
根据上述原理，基于OpenGL编写三维GIS服务，OpenGL相比WebGL无需浏览器支持WebGL功能，只需满足HTML5的要求即可。
请参照图1所示，一种云渲染三维可视化实现方法，包括以下步骤：
S110、基于OpenGL创建三维GIS服务并加载三维数据；
OpenGL接口、三维数据的加载都在云端，即服务器进行，服务器的硬件需要达到能支持三维GIS运行的标准，当需处理的数据过多时，也可使用分布式服务器集群架构。
通常为了对不同用户进行识别，在创建三维GIS服务之后，还包括以下步骤：
接收客户端发送的授权信息并对所述授权信息进行验证，如果验证通过，则随机生成视频流访问地址到所述客户端。
授权信息为用户的认证信息，由前端(客户端)发送给后端(服务器端)，例如ID加密文字符串的形式，服务器端(云端)对授权信息进行验证；验证失败则返回失败信息给客户端，验证成功则随机生成视频流访问地址，随机生成的视频流访问地址可以保证每个用户有独立的操作界面，不会互相影响，也可以防止跳过验证步骤，而直接使用同一个视频流访问地址三维GIS服务。
S120、根据所述三维数据按帧渲染动态生成实时画面；
具体地，根据所述三维数据按帧渲染动态生成实时画面，包括：
接收客户端根据所述视频流访问地址进行的访问连接；
根据所述访问连接按帧渲染动态生成实时画面。
S130、将所述实时画面转换成视频流发送至客户端，以使所述客户端根据所述视频流渲染其HTML5界面。
通常，使用H264、H265以及MJPEG中的任一种按帧渲染将实时画面转换成视频流，客户端再将视频解码。
客户端与GIS服务就是通过生成的视频流访问地址实现信息的传输。客户端通常是支持HTML5的Web端。
实施例二
实施例二是在实施例一基础上进行的改进，其主要对用户操作信息在云端的实现过程进行解释和说明。
接收用户操作指令，根据所述用户操作指令对三维数据进行空间换算，以对所述三维数据进行更新。
用户操作指令为客户端监听的用户对HTML5界面的操作指令。
具体地，客户端监听用户通过鼠标在HTML5界面的操作动作，并将所述操作动作进行模拟，形成所述用户操作指令；用户操作指令包括鼠标动作及指令集，指令集无需进行模拟，指令从客户端通过视频流地址直接发送给云端，并根据云端反馈的结果渲染HTML5界面；云端开放WebSocket接口以对接客户端的操作指令，WebSocket是HTML5提供的一种在单个TCP连接上进行全双工通讯的协议，使得客户端可以主动将数据推送给云端，并能节省云端(服务器端)资源和带宽，WebSocket也可以用其他允许客户端主动推送的数据的工具代替，这里的数据主要指的是用户的操作指令。
对鼠标动作进行模拟时，以H264视频压缩算法为例，客户端接收视频流，实时解码H264，把解码后的I帧(关键帧)、P帧(向前参考帧)、B帧(双向参考帧)动态渲染到HTML5的Canvas上，Canvas是HTML5上的一个脚本，其使用JavaScript来进行绘图，Canvas也可以用其他可执行绘图操作的工具、脚本来代替。
Web端监听Canvas的鼠标动作，鼠标动作包括MouseDown、MouseMove、MouseUp，并根据鼠标动作模拟出DragStart、Drag、DragEnd、Click、DBClick、RightClick动作发送给云端，云端接收到三维动作指令，根据接收到的鼠标位置信息进行三维空间的换算，可以通过旋转坐标系或者三维场景中相机的位置实现三维场景移动、点击、双击、右击、缩放等效果，例如将鼠标偏移量做为角度累加到坐标系的旋转控制上，或者在三维场景中设定一个固定长度的向量，根据鼠标的X轴位置确定水平旋转角度，根据鼠标的Y轴位置确定仰角转动角度。
实施例三
本发明实施例三还提供一种云渲染三维可视化实现系统，其包括服务器端和客户端，其中：
所述服务器端用于基于OpenGL创建三维GIS服务并加载三维数据，根据所述三维数据按帧渲染动态生成实时画面；并将所述实时画面转换成视频流发送至客户端；
所述客户端用于接收所述视频流并根据所述视频流渲染其HTML5界面。
所述客户端为web客户端。
优选地，所述云渲染三维可视化实现方法，还包括：
接收用户操作指令，根据所述用户操作指令对三维数据进行空间换算，以对所述三维数据进行更新。
所述用户操作指令为客户端监听的用户对HTML5界面的操作指令。
客户端监听用户通过鼠标在HTML5界面的操作动作，并将所述操作动作进行模拟，形成用户操作指令。
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 (8)

1.一种云渲染三维可视化实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于OpenGL创建三维GIS服务并加载三维数据，其中，OpenGL接口、三维数据的加载在云端进行；
在创建三维GIS服务之后，还包括以下步骤：
接收客户端发送的授权信息并对所述授权信息进行验证，如果验证通过，则随机生成视频流访问地址到所述客户端，其中，授权信息为用户的认证信息，由所述客户端发送给服务器端，所述服务器端对授权信息进行验证；验证失败则返回失败信息给所述客户端，验证成功则随机生成视频流访问地址，其中，所述随机生成的视频流访问地址保证每个用户有独立的操作界面，不会互相影响，并防止跳过验证步骤而直接使用同一个视频流访问地址访问所述三维GIS服务；
根据所述三维数据按帧渲染动态生成实时画面，包括：接收客户端根据所述视频流访问地址进行的访问连接，根据所述访问连接按帧渲染动态生成实时画面；
将所述实时画面转换成视频流发送至客户端，以使所述客户端根据所述视频流渲染其HTML5界面，其中，使用H264、H265以及MJPEG中的任一种按帧渲染将实时画面转换成视频流，所述客户端再将视频解码，所述客户端与所述三维GIS服务通过生成的视频流访问地址实现信息的传输。
2.如权利要求1所述的云渲染三维可视化实现方法，其特征在于，将所述实时画面转换成视频流的方式为H264、H265以及MJPEG中的任一种。
3.如权利要求1-2任一项所述的云渲染三维可视化实现方法，其特征在于，所述云渲染三维可视化实现方法，还包括：
接收用户操作指令，根据所述用户操作指令对三维数据进行空间换算，以对所述三维数据进行更新。
4.如权利要求3所述的云渲染三维可视化实现方法，其特征在于，所述用户操作指令为客户端监听的用户对HTML5界面的操作指令。
5.如权利要求4所述的云渲染三维可视化实现方法，其特征在于，客户端监听用户通过鼠标在HTML5界面的操作动作，并将所述操作动作进行模拟，形成所述用户操作指令。
6.如权利要求1-2任一项所述的云渲染三维可视化实现方法，其特征在于，所述客户端为web客户端。
7.一种云渲染三维可视化实现系统，其特征在于，其包括服务器端和客户端，其中：
所述服务器端用于基于OpenGL创建三维GIS服务并加载三维数据，根据所述三维数据按帧渲染动态生成实时画面，其中，OpenGL接口、三维数据的加载在云端进行；并将所述实时画面转换成视频流发送至客户端，以使所述客户端根据所述视频流渲染其HTML5界面，以及，在创建三维GIS服务之后，接收客户端发送的授权信息并对所述授权信息进行验证，如果验证通过，则随机生成视频流访问地址到所述客户端，其中，授权信息为用户的认证信息，由所述客户端发送给服务器端，所述服务器端对授权信息进行验证；验证失败则返回失败信息给所述客户端，验证成功则随机生成视频流访问地址，其中，所述随机生成的视频流访问地址保证每个用户有独立的操作界面，不会互相影响，并防止跳过验证步骤而直接使用同一个视频流访问地址访问所述三维GIS服务；
根据所述三维数据按帧渲染动态生成实时画面，包括：接收客户端根据所述视频流访问地址进行的访问连接，根据所述访问连接按帧渲染动态生成实时画面；
所述客户端用于接收所述视频流并根据所述视频流渲染其HTML5界面，其中，使用H264、H265以及MJPEG中的任一种按帧渲染将实时画面转换成视频流，所述客户端再将视频解码，所述客户端与所述三维GIS服务通过生成的视频流访问地址实现信息的传输。
8.如权利要求7所述的云渲染三维可视化实现系统，其特征在于，所述客户端为web客户端。
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