CN115311412A - 一种负载均衡的大体量三维场景lod构建方法、装置和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种负载均衡的大体量三维场景LOD构建方法、装置和电子设备。该方法包括：深度优先遍历LOD树，设置LOD树上每一个节点的正向等级和逆向等级；构建LOD子任务；基于至少一个逆向等级N的子任务的处理结果得出逆向等级N+1的一个子任务；根据子任务间的依赖关系选择前置依赖子任务添加到构建的子任务前；分布式并行构建LOD，把子任务分配给工作机并行处理。利用本发明提供的方案，能够使得在大体量三维场景LOD构建的过程中负载更加均衡，提高了大体量三维场景下的LOD构建的效率。

Description

一种负载均衡的大体量三维场景LOD构建方法、装置和电子 设备
技术领域
本发明属于三维场景模型构建领域，具体涉及一种负载均衡的大体量三维场景LOD构建方法、装置和电子设备。
背景技术
LOD技术即Levels of Detail的简称，意为多细节层次。LOD技术指根据物体模型的节点在显示环境中所处的位置和重要度，决定物体渲染的资源分配，降低非重要物体的面数和细节度，从而获得高效率的渲染运算。
大场景三维场景LOD树通常是具有海量节点的不平衡八叉树，构建LOD树通常非常耗时，如何对构建工作通过合理的任务划分以实现并行的构建，并保证并行计算框架的负载均衡是提升构建效率的关键问题。
现有方法通常是对LOD树中的节点进行空间区域的均匀分割来生成构建子任务，这种方法的缺陷是没有考虑三维场景数据在各个区域分布不均匀的特点，LOD树在各个区域的节点的疏密程度可能有很大的差别，没有从根本上解决负载均衡的问题。
此外，例如中国专利CN111161411B、CN102360515B、CN102663815B和中国专利申请CN109345628A中提出了一些涉及建筑物模型处理技术，但是这些建筑物模型处理技术效率较低。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了如下发明内容：
本发明一方面提供了一种负载均衡的大体量三维场景LOD构建方法包括：S1.深度优先遍历LOD树，设置LOD树上每一个节点的正向等级和逆向等级；S2.运用空间填充曲线处理所述LOD树上同一逆向等级中的所述节点并对同一逆向等级中的每个所述节点进行唯一编码；对全部节点的正向等级进行排序，将全部节点中的最大正向等级值作为所述空间填充曲线的空间网格维度；S3.构建LOD子任务；从逆向等级0级开始遍历LOD树上的节点，对同一逆向等级中的节点按照所述空间填充曲线的编码递增的顺序排序，通过预设的每个子任务中的节点数，把全部所述节点均匀地分配到不同的子任务的文件中，并记录每个子任务的逆向等级值；S4.基于至少一个逆向等级N的子任务的处理结果得出逆向等级N+1的一个子任务；调整所述空间填充曲线的空间网格维度并计算得出子任务间的依赖关系；根据子任务间的依赖关系选择每个子任务的前置依赖子任务并添加到构建的子任务前；S5.分布式并行构建LOD，对创建的子任务文件按照逆向等级递增顺序，从逆向等级0开始，把子任务分配给工作机并行处理。
较佳的，所述深度优先遍历LOD树，设置LOD树上每一个节点的正向等级和逆向等级包括：从所述LOD树顶端的根节点向底端的叶节点递增，所述根节点为0，所述叶节点的正向等级是它的父节点的正向等级加1。
较佳的，所述深度优先遍历LOD树，设置LOD树上每一个节点的正向等级和逆向等级还包括：从所述LOD树底端的叶节点向顶端的根节点递增，所述叶节点为0，所述父节点的逆向等级是它的全部叶节点的最大逆向等级值加1。
较佳的，所述空间填充曲线为Hilbert曲线。
较佳的，所述空间填充曲线为Z曲线或格雷码曲线。
较佳的，所述工作机为至少2台，在计算每个子任务时，查询被它依赖的子任务的前置依赖子任务是否都已经计算完成；如是，则激活被它依赖的子任务参与并行计算。
较佳的，所述把子任务分配给工作机并行处理包括：将所述工作机的最长同步时间设置为单个子任务的执行时间，根据所述工作机的算力及构建单个所述节点的计算时间调整每个子任务内的节点数。
本发明还提供一种负载均衡的大体量三维场景LOD构建的装置，包括：节点等级设置模块，用于深度优先遍历LOD树，设置LOD树上每一个节点的正向等级和逆向等级；编码排序模块，用于运用空间填充曲线处理所述LOD树上同一逆向等级中的所述节点并对同一逆向等级中的每个所述节点进行唯一编码；对全部节点的正向等级进行排序，将全部节点中的最大正向等级值作为所述空间填充曲线的空间网格维度；子任务构建模块，用于构建LOD子任务；从逆向等级0级开始遍历LOD树上的节点，对同一逆向等级中的节点按照所述空间填充曲线的编码递增的顺序排序，通过预设的每个子任务中的节点数，把全部所述节点均匀地分配到不同的子任务的文件中，并记录每个子任务的逆向等级值；前置依赖子任务添加模块，用于基于至少一个逆向等级N的子任务的处理结果得出逆向等级N+1的一个子任务；调整所述空间填充曲线的空间网格维度并计算得出子任务间的依赖关系；根据子任务间的依赖关系选择每个子任务的前置依赖子任务并添加到构建的子任务前；并行处理模块，用于对创建的子任务文件按照逆向等级递增顺序，从逆向等级0开始，把子任务分配给工作机并行处理。
本发明第三方面提供了一种存储器，存储有多条指令，所述指令用于实现如权利要求上任一项所述的负载均衡的大体量三维场景LOD构建方法。
本发明第四方面提供一种电子设备，包括处理器和与所述处理器连接的存储器，所述存储器存储有多条指令，所述指令可被所述处理器加载并执行，以使所述处理器能够执行如权利要求上述任一项所述的负载均衡的大体量三维场景LOD构建方法。
本发明的有益效果是：本发明使用空间填充曲线编码对节点进行排序，利用了空间填充曲线编码临近则空间临近的特点，在工作机处理子任务时，空间临近的节点往往来自同一个三维模型文件，可以最大程度的复用文件中的贴图，减少构建LOD过程中的数据传输时间，提高构建效率。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的负载均衡的大体量三维场景LOD构建方法流程示意图；
图2为本发明实施例一提供的Hilbert空间填充曲线示例图；
图3为本发明实施例一提供的S1流程的具体流程示意图；
图4为本发明实施例二提供的负载均衡的大体量三维场景LOD构建的装置的结构示意图。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。
本发明提供的方法可以在如下的终端环境中实施，该终端可以包括一个或多个如下部件：处理器、存储器和显示屏。其中，存储器中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行以实现下述实施例所述的方法。
处理器可以包括一个或者多个处理核心。处理器利用各种接口和线路连接整个终端内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器内的数据，执行终端的各种功能和处理数据。
存储器可以包括随机存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括只读存储器(Read-Only Memory)。存储器可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令。
显示屏用于显示各个应用程序的用户界面。
除此之外，本领域技术人员可以理解，上述终端的结构并不构成对终端的限定，终端可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。比如，终端中还包括射频电路、输入单元、传感器、音频电路、电源等部件，在此不再赘述。
实施例一
如图1所示，本发明提供了一种负载均衡的大体量三维场景LOD构建方法包括：S1，深度优先遍历LOD树，设置LOD树上每一个节点的正向等级和逆向等级；S2，运用空间填充曲线处理所述LOD树上同一逆向等级中的所述节点并对同一逆向等级中的每个所述节点进行唯一编码；对全部节点的正向等级进行排序，将全部节点中的最大正向等级值作为所述空间填充曲线的空间网格维度；S3，构建LOD子任务；从逆向等级0级开始遍历LOD树上的节点，对同一逆向等级中的节点按照所述空间填充曲线的编码递增的顺序排序，通过预设的每个子任务中的节点数，把全部所述节点均匀地分配到不同的子任务的文件中，并记录每个子任务的逆向等级值，每个子任务的逆向等级值和其内分配的节点的逆向等级值相同；S4，基于至少一个逆向等级N的子任务的处理结果得出逆向等级N+1的一个子任务；调整所述空间填充曲线的空间网格维度并计算得出子任务间的依赖关系；根据子任务间的依赖关系选择每个子任务的前置依赖子任务并添加到构建的子任务前；S5，分布式并行构建LOD，创建的子任务文件按照逆向等级递增顺序，从逆向等级0开始，把子任务分配给工作机并行处理。
如图2为本发明实施例一提供的Hilbert空间填充曲线示例图；所述空间填充曲线为Hilbert曲线。
本实施例的技术效果为：使用Hilbert空间填充曲线编码对节点进行排序，利用了Hilbert曲线编码临近则空间临近的特点，在工作机处理子任务时，空间临近的节点往往来自同一个三维模型文件，可以最大程度的复用文件中的贴图，减少构建LOD过程中的数据传输时间，提高构建效率。
如图3为本发明实施例一提供的S1流程的具体流程示意图；
所述深度优先遍历LOD树，设置LOD树上每一个节点的正向等级和逆向等级包括：S101，从所述LOD树顶端的根节点向底端的叶节点递增，所述根节点为0，所述叶节点的正向等级是它的父节点的正向等级加1。
本实施例的技术效果为：对LOD树上每一个节点进行正向等级和逆向等级设置，通过从所述LOD树顶端的根节点向底端的叶节点递增，所述根节点为0，所述叶节点的正向等级是它的父节点的正向等级加1，使得LOD树上每一个节点具有各自的等级，方便了LOD的构建，提高了构建效率。
所述深度优先遍历LOD树，设置LOD树上每一个节点的正向等级和逆向等级还包括：S102，从所述LOD树底端的叶节点向顶端的根节点递增，所述叶节点为0，所述父节点的逆向等级是它的全部叶节点的最大逆向等级值加1。
本实施例的技术效果为：对LOD树上每一个节点进行正向等级和逆向等级设置，通过从所述LOD树底端的叶节点向顶端的根节点递增，所述叶节点为0，所述父节点的逆向等级是它的全部叶节点的最大逆向等级值加1，使得LOD树上每一个节点具有各自的等级，方便了LOD的构建，提高了构建效率。
优选地，本发明实施例一提供的空间填充曲线还可以为Z曲线或格雷码曲线。
本实施例的技术效果为：使用Z曲线或格雷码曲线编码对节点进行排序，利用了Z曲线或格雷码曲线编码临近则空间临近的特点，在工作机处理子任务时，空间临近的节点往往来自同一个三维模型文件，可以最大程度的复用文件中的贴图，减少构建LOD过程中的数据传输时间，提高构建效率。
所述工作机为至少2台，在计算每个子任务时，查询被它依赖的子任务的前置依赖子任务是否都已经计算完成；如是，则激活被它依赖的子任务参与并行计算。
本实施例的技术效果为：通过子任务间处理支持多机并行，从而使得子任务内节点处理独立，支持并行，并行粒度高，提高了LOD构建效率。
所述把子任务分配给工作机并行处理包括：将所述工作机的最长同步时间设置为单个子任务的执行时间，根据所述工作机的算力及构建单个所述节点的计算时间调整每个子任务内的节点数。
本实施例的技术效果为：通过将工作机的最长同步时间设置为单个子任务的执行时间，可以在创建子任务阶段根据工作机的算力及构建单个节点的计算时间调整每个子任务内的节点数，灵活控制单个子任务的执行时间，从而提高了LOD构建效率。
实施例二
如图4所示，本发明实施例提供了一种负载均衡的大体量三维场景LOD构建的装置M，包括：
节点等级设置模块M1，用于深度优先遍历LOD树，设置LOD树上每一个节点的正向等级和逆向等级；
编码排序模块M2，用于运用空间填充曲线处理所述LOD树上同一逆向等级中的所述节点并对同一逆向等级中的每个所述节点进行唯一编码；对全部节点的正向等级进行排序，将全部节点中的最大正向等级值作为所述空间填充曲线的空间网格维度；
子任务构建模块M3，用于构建LOD子任务；从逆向等级0级开始遍历LOD树上的节点，对同一逆向等级中的节点按照所述空间填充曲线的编码递增的顺序排序，通过预设的每个子任务中的节点数，把全部所述节点均匀地分配到不同的子任务的文件中，并记录每个子任务的逆向等级值；
前置依赖子任务添加模块M4，用于基于至少一个逆向等级N的子任务的处理结果得出逆向等级N+1的一个子任务；调整所述空间填充曲线的空间网格维度并计算得出子任务间的依赖关系；根据子任务间的依赖关系选择每个子任务的前置依赖子任务并添加到构建的子任务前；
并行处理模块M5，用于对创建的子任务文件按照逆向等级递增顺序，从逆向等级0开始，把子任务分配给工作机并行处理。
所述深度优先遍历LOD树，设置LOD树上每一个节点的正向等级和逆向等级包括：从所述LOD树顶端的根节点向底端的叶节点递增，所述根节点为0，所述叶节点的正向等级是它的父节点的正向等级加1。
本实施例的技术效果为：对LOD树上每一个节点进行正向等级和逆向等级设置，通过从所述LOD树顶端的根节点向底端的叶节点递增，所述根节点为0，所述叶节点的正向等级是它的父节点的正向等级加1，使得LOD树上每一个节点具有各自的等级，方便了LOD的构建，提高了构建效率。
所述深度优先遍历LOD树，设置LOD树上每一个节点的正向等级和逆向等级还包括：从所述LOD树底端的叶节点向顶端的根节点递增，所述叶节点为0，所述父节点的逆向等级是它的全部叶节点的最大逆向等级值加1。
本实施例的技术效果为：对LOD树上每一个节点进行正向等级和逆向等级设置，通过从所述LOD树底端的叶节点向顶端的根节点递增，所述叶节点为0，所述父节点的逆向等级是它的全部叶节点的最大逆向等级值加1，使得LOD树上每一个节点具有各自的等级，方便了LOD的构建，提高了构建效率。
所述空间填充曲线为Hilbert曲线。本实施例的技术效果为：使用Hilbert空间填充曲线编码对节点进行排序，利用了Hilbert曲线编码临近则空间临近的特点，在工作机处理子任务时，空间临近的节点往往来自同一个三维模型文件，可以最大程度的复用文件中的贴图，减少构建LOD过程中的数据传输时间，提高构建效率。
所述空间填充曲线为Z曲线或格雷码曲线。本实施例的技术效果为：使用Z曲线或格雷码曲线编码对节点进行排序，利用了Z曲线或格雷码曲线编码临近则空间临近的特点，在工作机处理子任务时，空间临近的节点往往来自同一个三维模型文件，可以最大程度的复用文件中的贴图，减少构建LOD过程中的数据传输时间，提高构建效率。
所述工作机为至少2台，在计算每个子任务时，查询被它依赖的子任务的前置依赖子任务是否都已经计算完成；如是，则激活被它依赖的子任务参与并行计算。
本实施例的技术效果为：通过子任务间处理支持多机并行，从而使得子任务内节点处理独立，支持并行，并行粒度高，提高了LOD构建效率。
所述把子任务分配给工作机并行处理包括：将所述工作机的最长同步时间设置为单个子任务的执行时间，根据所述工作机的算力及构建单个所述节点的计算时间调整每个子任务内的节点数。
本实施例的技术效果为：通过将工作机的最长同步时间设置为单个子任务的执行时间，可以在创建子任务阶段根据工作机的算力及构建单个节点的计算时间调整每个子任务内的节点数，灵活控制单个子任务的执行时间，从而提高了LOD构建效率。
本发明实施例提供的装置可通过上述实施例一提供的方法实现，具体的实现方法可参见实施例一中的描述，在此不再赘述。
本发明还提供了一种存储器，存储有多条指令，所述指令用于实现如实施例一所述的方法。
本发明还提供了一种电子设备，包括处理器和与所述处理器连接的存储器，所述存储器存储有多条指令，所述指令可被所述处理器加载并执行，以使所述处理器能够执行如实施例一所述的方法。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种负载均衡的大体量三维场景LOD构建方法，其特征在于，包括：
S1、深度优先遍历LOD树，设置LOD树上每一个节点的正向等级和逆向等级；
S2、运用空间填充曲线处理所述LOD树上同一逆向等级中的所述节点并对同一逆向等级中的每个所述节点进行唯一编码；对全部节点的正向等级进行排序，将全部节点中的最大正向等级值作为所述空间填充曲线的空间网格维度；
S3、构建LOD子任务；从逆向等级0级开始遍历LOD树的节点，对同一逆向等级中的节点按照所述空间填充曲线的编码递增的顺序排序，通过预设的每个子任务中的节点数，把全部所述节点均匀地分配到不同的子任务的文件中，并记录每个子任务的逆向等级值；
S4、基于至少一个逆向等级N的子任务的处理结果得出逆向等级N+1的一个子任务，调整所述空间填充曲线的空间网格维度并计算得出子任务间的依赖关系；根据子任务间的依赖关系选择每个子任务的前置依赖子任务并添加到构建的子任务前；
S5、分布式并行构建LOD，对创建的子任务文件按照逆向等级递增顺序，从逆向等级0开始，把子任务分配给工作机并行处理。
2.如权利要求1所述的负载均衡的大体量三维场景LOD构建方法，其特征在于，所述深度优先遍历LOD树，设置LOD树上每一个节点的正向等级和逆向等级包括：
从所述LOD树顶端的根节点向底端的叶节点递增，所述根节点为0，所述叶节点的正向等级是它的父节点的正向等级加1。
3.如权利要求2所述的负载均衡的大体量三维场景LOD构建方法，其特征在于，所述深度优先遍历LOD树，设置LOD树上每一个节点的正向等级和逆向等级还包括：
从所述LOD树底端的叶节点向顶端的根节点递增，所述叶节点为0，所述父节点的逆向等级是它的全部叶节点的最大逆向等级值加1。
4.如权利要求1所述的负载均衡的大体量三维场景LOD构建方法，其特征在于，所述空间填充曲线为Hilbert曲线。
5.如权利要求1所述的负载均衡的大体量三维场景LOD构建方法，其特征在于，所述空间填充曲线为Z曲线或格雷码曲线。
6.如权利要求1-5之任一项所述的负载均衡的大体量三维场景LOD构建方法，其特征在于，所述工作机为至少2台，在计算每个子任务时，查询被它依赖的子任务的前置依赖子任务是否都已经计算完成；如是，则激活被它依赖的子任务参与并行计算。
7.如权利要求1-5之任一项所述的负载均衡的大体量三维场景LOD构建方法，其特征在于，所述把子任务分配给工作机并行处理包括：
将所述工作机的最长同步时间设置为单个子任务的执行时间，根据所述工作机的算力及构建单个所述节点的计算时间调整每个子任务内的节点数。
8.一种负载均衡的大体量三维场景LOD构建的装置，其特征在于，包括：
节点等级设置模块，用于深度优先遍历LOD树，设置LOD树上每一个节点的正向等级和逆向等级；
编码排序模块，用于运用空间填充曲线处理所述LOD树上同一逆向等级中的所述节点并对同一逆向等级中的每个所述节点进行唯一编码；对全部节点的正向等级进行排序，将全部节点中的最大正向等级值作为所述空间填充曲线的空间网格维度；
子任务构建模块，用于构建LOD子任务；从逆向等级0级开始遍历LOD树上的节点，对同一逆向等级中的节点按照所述空间填充曲线的编码递增的顺序排序，通过预设的每个子任务中的节点数，把全部所述节点均匀地分配到不同的子任务的文件中，并记录每个子任务的逆向等级值；
前置依赖子任务添加模块，用于基于至少一个逆向等级N的子任务的处理结果得出逆向等级N+1的一个子任务；调整所述空间填充曲线的空间网格维度并计算得出子任务间的依赖关系；根据子任务间的依赖关系选择每个子任务的前置依赖子任务并添加到构建的子任务前；
并行处理模块，用于对创建的子任务文件按照逆向等级递增顺序，从逆向等级0开始，把子任务分配给工作机并行处理。
9.一种存储器，其特征在于，存储有多条指令，所述指令用于实现如权利要求1-7任一项所述的负载均衡的大体量三维场景LOD构建方法。
10.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和与所述处理器连接的存储器，所述存储器存储有多条指令，所述指令可被所述处理器加载并执行，以使所述处理器能够执行如权利要求1-7任一项所述的负载均衡的大体量三维场景LOD构建方法。
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