CN110555222A - 基于三维可视化服务平台的快速构建三维可视化应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于三维可视化服务平台的快速构建三维可视化应用方法。该方法首先提出一种基于角色、组件、消息的ACM可视化管理模型，并基于应用生成思想提出通用的角色模型(模型‑算法‑属性‑消息)。然后结合工厂模式、单例、代理等多种设计模式，形成角色模型的可配置管理机制，围绕三维应用动态绑定角色算法和数据属性，完善并丰富角色内容。通过数据接口完成角色模型与业务数据的映射关系，最后，启动三维应用运行服务载入可视化应用场景及运行时必要数据，提供运行时服务，用户通过操作界面进行人机交互完成具体三维的应用。本发明的方法支持动态构建应用模型，能够快速动态构建三维可视化应用。

Description

基于三维可视化服务平台的快速构建三维可视化应用方法

技术领域

本发明涉及三维图形学和可视化仿真领域，具体的说是基于三维可视化服务平台的快速构建三维可视化应用方法。

背景技术

随着计算机图形学的发展和普及，三维可视化仿真技术在工业界获得了广泛的关注和应用，借助三维可视化技术可以对作业环境进行仿真，能够有效减少成本和提高效率。另一方面，针对特定领域如消防、安监、环保、军工等三维可视化应用，一些三维图形引擎仅提供了对底层基础库的封装和部分支持工具，缺乏一套完善的可视化系统应用架构。若直接进行研发还不够便捷，开发人员需要在此基础上做大量的准备工作来构建具体行业的三维可视化应用，因此开发效率低下。

发明内容

针对上述描述的三维应用开发现状，本发明提出基于三维可视化服务平台的快速构建三维可视化应用方法，支持动态构建应用模型，能够快速动态构建三维可视化应用，从而提高工作效率并降低研制门槛，加快三维可视化应用的研发进度。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：基于三维可视化服务平台的快速构建三维可视化应用方法，包括以下步骤：

定义基于角色、组件、消息的ACM管理模型，用于通过消息实现角色和组件之间的通信；

配置角色、场景文件，形成场景文件数据，构建三维可视化应用。

所述ACM管理模型定义如下：

角色定义为应用角色和非应用角色；非应用角色是指可视化场景中静态的物体；应用角色是与系统交互的，能够做出tick事件响应处理；

组件用于提供系统行为，通过处理和发送消息实现多个组件协同工作；

消息定义为角色和组件之间相互通信的媒介，通过消息媒介对角色、组件进行管理及通信控制。

所述角色模型按照“模型-实例”方法，角色模型可根据行业、应用、功能进行分类，按照使用频率排序，形成角色模型库；当构建具体应用所需要的场景角色时，通过调用角色模型库中的角色模型动态构建具体三维场景角色。

所述角色模型包括角色基类、数据管理类和行为算法类；三者相互协作共同形成三维应用场景中的角色；

所述角色基类定义为角色基本属性，包括：角色的ID标识、角色名、位置空间属性、状态属性；

行为算法类定义为角色的行为及行为属性，包括：行为算法、行为数据；

数据管理类定义为角色的管理属性，用于调用角色基类和行为算法类实现对角色的管理，为每个角色配置相应的扩展属性、行为算法、行为数据；用于系统运行时根据应用需要动态绑定，实现数据与代码的分离。

所述配置角色、场景文件，形成场景文件数据，构建三维可视化应用，包括：

步骤2：导入角色模型、场景文件；

步骤3：根据角色模型，采取单例、工厂、代理的设计模式，调整各场景中的角色的属性和行为；

步骤4：动态配置角色的行为算法，利用数据管理类从角色模型库中选择相应的行为算法进行扩展、更改或删除；

步骤5：加载角色配置生成完整场景，配置场景文件数据；

步骤6：启动基于ACM管理模型的三维可视化应用服务，构建三维可视化应用，运行场景文件数据，进行场景渲染。

所述动态配置角色的行为算法，利用数据管理类从角色模型库中选择相应的行为算法进行扩展、更改或删除包括：

S4.1：从3Dmax或角色模型库导入场景角色模型，进行初始化基本属性；

S4.2：选中场景中的角色，将该角色的行为算法设置为可用状态；

S4.3：根据需要从角色模型库中选中相应的行为算法动态绑定或解绑定到该角色，实现行为的扩展、更改或删除功能；

S4.4：设置角色的行为触发条件，完成角色配置。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明提出了完整的三维可视化架构和开发流程，弥补了传统的直接采用图形引擎来开发三维应用所带来的工程量巨大、架构不清晰、开发效率低的缺点。

2.本发明提出了ACM管理模型的概念，能够有效地降低模块之间的耦合以及提升模块内的内聚。

3.本发明可以根据不同领域的三维应用开发及扩展需求，动态配置角色的功能算法及扩展属性等，整个过程无需重新编译即可运行。

附图说明

图1为本发明方法的平台架构图；

图2为本发明的基于ACM的管理模型图；

图3为本发明的平台应用逻辑流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图3所示，基于三维可视化服务平台的快速构建三维可视化应用方法，包括以下步骤：

步骤1：提出基于角色、组件、消息的ACM管理模型。

步骤2：导入角色模型、场景文件。

步骤3：根据角色模型，采取单例、工厂、代理的设计模式，调整各场景中的角色的属性和行为。

步骤4：动态配置角色的行为算法，利用数据管理类从角色模型库中选择相应的行为算法进行扩展、更改或删除。

步骤5：加载角色配置生成完整场景，配置场景文件数据。

步骤6：启动基于ACM管理模型的三维可视化应用服务，构建三维可视化应用，运行场景文件数据，进行场景渲染。

步骤7：进行三维应用可视化操作，完成漫游、人机交互等操作。

其中，步骤1：首先定义相关概念如下：

①角色(Actor)：定义为应用角色和非应用角色。非应用角色是指可视化场景中静态的物体。应用角色是可以与ACM交互的，能够做出tick事件响应处理的。在角色和消息之间设置角色代理，用于访问安全权限控制。

实例：非应用角色：灯光、树木、房屋等；

应用角色：人物、车辆、危险源等。

②组件(Component)：提供高层的系统行为，通过处理和发送消息实现多个组件协同工作。

实例：组件：网络组件、日志组件、算法组件等。

③消息(Messages)：定义为角色和组件之间相互通信的媒介。如图2所示，通过消息媒介对角色、组件等资源有效的管理及通信控制。

如图1所示，基于ACM管理模型的平台架构主要网络层、操作系统层为基础，涵盖了引擎层和服务层两部分，其中引擎层提供开源的三维仿真基础库，主要对音效(OpenAl)、UI(CEGUI)、物理系统(ODE)、图形渲染(OSG)、网络管理(GNE)等功能封装成独立的类库。采用组件式管理方式在此基础上对其功能强化并封装成独立组件为应用提供服务，主要由负载均衡器、算法管理器、场景管理器、实时渲染器、网络同步管理器、资源模型管理器、安全管理器、地图编辑器等功能构成，对应用层提供支持保障。

步骤3：首先定义相关概念如下：

角色模型：角色模型共包括角色基类、数据管理类和行为算法类，角色基类具有角色基本属性，行为算法类具有角色的行为及行为属性，数据管理类具有角色的扩展属性，三者相互协作共同形成三维应用场景中的角色。

角色基类：角色基类具有角色的基本属性，如：角色的ID标识、角色名、位置空间属性、状态属性等；功能属性类涵盖角色各种行为，如：移动、射击等行为。数据管理类为每个角色配置相应的扩展属性、行为算法、行为数据，用于系统运行时根据应用需要动态绑定，实现数据与代码的分离。

其中，角色的ID是角色唯一标识，在单个系统中必须独一无二；如果是在C/S或B/S架构的多终端仿真环境下，角色数据往往会备份在云端数据库中，此时角色可以用每台终端的ID结合角色ID来唯一标识。

行为算法类：定义为角色的行为及行为属性，包括：行为算法、行为数据；移动、射击等行为；采用工厂设计模式，根据算法类型，创建具体行为算法。

数据管理类：定义为角色的管理属性，用于调用角色基类和行为算法类实现对角色的管理，为每个角色配置相应的扩展属性、行为算法、行为数据；用于系统运行时根据应用需要动态绑定，实现数据与代码的分离。

步骤4：首先定义相关概念：

角色模型库：角色模型库是存放基本属性、技能、算法属性的文件库，一些通用的或重要的技能以脚本等文件形式持久化保存到属性库中，用的时候只需在角色模型库中查找进行增加或删除即可动态添加或删减角色行为，这一过程无需编写代码。

如图3所示，动态配置角色技能算法流程及为：

S4.1：从3Dmax或角色模型库通过模型导入插件导入场景角色模型，进行初始化基本属性，生成模型信息；

S4.2：选中场景中的角色如人物、车辆等，将该角色的行为算法设置为可用状态；

S4.3：根据需要从角色模型库中选中相应的行为算法动态绑定或解绑定到该角色，实现行为的扩展、更改或删除功能；

S4.4：设置角色的行为触发规则，完成角色配置。

步骤5：如图3所示，场景制作部分流程为：

S5.1：将配置好的角色模型如人物、车辆、建筑物等加载到场景中，调整角色属性或行为如路径规划行为，形成一定格式的场景文件。

S5.2：接着配置场景文件数据如场景描述，提供数据接口对角色相关信息(如在场景中的位置信息和状态信息)的查看，完成对整个场景的制作和配置。

步骤6：如图3所示，启动三维可视化应用服务如系统管理、场景管理、渲染管理、算法管理等服务，结合前面步骤形成的完整场景文件和数据，构建三维可视化应用，进行场景渲染，生成可供用户进行人机交互、漫游等可视化操作的可执行文件。

Claims (6)

1.基于三维可视化服务平台的快速构建三维可视化应用方法，其特征在于，包括以下步骤：

定义基于角色、组件、消息的ACM管理模型，用于通过消息实现角色和组件之间的通信；

配置角色、场景文件，形成场景文件数据，构建三维可视化应用。

2.根据权利要求1所述的基于三维可视化服务平台的快速构建三维可视化应用方法，其特征在于，所述ACM管理模型定义如下：

角色定义为应用角色和非应用角色；非应用角色是指可视化场景中静态的物体；应用角色是与系统交互的，能够做出tick事件响应处理；

组件用于提供系统行为，通过处理和发送消息实现多个组件协同工作；

消息定义为角色和组件之间相互通信的媒介，通过消息媒介对角色、组件进行管理及通信控制。

3.根据权利要求1所述的基于三维可视化服务平台的快速构建三维可视化应用方法，其特征在于，所述角色模型按照“模型-实例”方法，角色模型可根据行业、应用、功能进行分类，按照使用频率排序，形成角色模型库；当构建具体应用所需要的场景角色时，通过调用角色模型库中的角色模型动态构建具体三维场景角色。

4.根据权利要求3所述的基于三维可视化服务平台的快速构建三维可视化应用方法，其特征在于，所述角色模型包括角色基类、数据管理类和行为算法类；三者相互协作共同形成三维应用场景中的角色；

所述角色基类定义为角色基本属性，包括：角色的ID标识、角色名、位置空间属性、状态属性；

行为算法类定义为角色的行为及行为属性，包括：行为算法、行为数据；

数据管理类定义为角色的管理属性，用于调用角色基类和行为算法类实现对角色的管理，为每个角色配置相应的扩展属性、行为算法、行为数据；用于系统运行时根据应用需要动态绑定，实现数据与代码的分离。

5.根据权利要求1所述的基于三维可视化服务平台的快速构建三维可视化应用方法，其特征在于，所述配置角色、场景文件，形成场景文件数据，构建三维可视化应用，包括：

步骤2：导入角色模型、场景文件；

步骤3：根据角色模型，采取单例、工厂、代理的设计模式，调整各场景中的角色的属性和行为；

步骤4：动态配置角色的行为算法，利用数据管理类从角色模型库中选择相应的行为算法进行扩展、更改或删除；

步骤5：加载角色配置生成完整场景，配置场景文件数据；

步骤6：启动基于ACM管理模型的三维可视化应用服务，构建三维可视化应用，运行场景文件数据，进行场景渲染。

6.根据权利要求5所述的基于三维可视化服务平台的快速构建三维可视化应用方法，其特征在于，所述动态配置角色的行为算法，利用数据管理类从角色模型库中选择相应的行为算法进行扩展、更改或删除包括：

S4.1：从3Dmax或角色模型库导入场景角色模型，进行初始化基本属性；

S4.2：选中场景中的角色，将该角色的行为算法设置为可用状态；

S4.3：根据需要从角色模型库中选中相应的行为算法动态绑定或解绑定到该角色，实现行为的扩展、更改或删除功能；

S4.4：设置角色的行为触发条件，完成角色配置。