CN115794424B - 一种通过分布式架构访问三维模型的方法 - Google Patents
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Abstract
一种通过分布式架构访问三维模型的方法，包括本地渲染服务器在云端服务器进行注册、用户向云端服务器上传或更新模型、模型从云端服务器下发到本地渲染服务器、模型访问步骤，访问时用户进入内容选择入口，请求通过指定端口对指定模型进行访问，然后运行载荷分析，筛选出可用的本地渲染服务器，再从中选择服务器，云端服务器返回本地渲染服务器的局域网地址，内容访问请求重定向到局域网地址，本地渲染服务器向用户提供服务。本发明通过分布式架构访问三维模型的方法，可以缩短三维模型访问的加载时间，提高模型访问安全性，可以解决模型运行需要终端设备具备高算力、高带宽等能力的问题，解决模型运行不流畅的问题。
Description
技术领域
本发明涉及三维模型访问技术领域，尤其涉及一种通过分布式架构访问三维模型的方法。
背景技术
随着“元宇宙”、“虚拟现实”等词汇的高速普及，“数字孪生”深入人心。打造数字孪生关键的核心技术在于三维可视化，近几年，为了实现三维模型的高度仿真，UE5等游戏引擎技术开始普及，随之而来的问题也越发突出。为承载三维模型，达到真实还原三维模型效果，对模型渲染效果、运行加载速度都有一定要求。
目前比较普及的技术架构主要有两种：第一种是将三维模型及相关业务数据打包成本地客户端，通过打开客户端加载三维模型进行访问，这种方式依赖于电脑本身的配置，对电脑显卡有一定要求，无形中增加了三维运行成本，不利于三维模型常态化使用和运行；另一种是将三维模型及相关业务数据存储到云端服务器，通过web端进行访问，在访问过程中需要先将三维模型的相关数据下载到本地，这种方式可以提高三维模型访问的便利性，然而，由于加载模型需要一定的时间，所以在访问三维模型时存在较长的加载时间差，且将三维模型数据放到云端，数据安全也无法保障。因此需要对分布式架构访问三维模型的方法进行改进，以提高性能和安全性。
发明内容
针对上述缺陷，本发明提供通过分布式架构访问三维模型的方法，可以缩短三维模型访问的加载时间，提高模型访问安全性，可以解决模型运行需要终端设备具备高算力、高带宽等能力的问题，解决模型运行不流畅的问题。
为了实现本发明的目的，拟采用以下技术：
一种通过分布式架构访问三维模型的方法，包括步骤：
S100：本地渲染服务器在云端服务器进行注册；
S200：用户向云端服务器上传或更新模型；
S300：云端服务器下发模型到本地渲染服务器；
S400：模型访问，包括：
S401：用户通过终端登录云端服务器并进入内容选择入口，请求通过指定端口对指定模型进行访问；
S402：运行载荷分析，筛选出可用的本地渲染服务器；
S403：用户从可用的本地渲染服务器中选择1个用于提供服务的本地渲染服务器；
S404：云端服务器向用户返回被选择的本地渲染服务器的局域网地址；
S405：用户将内容访问请求重定向到步骤S404所述本地渲染服务器的局域网地址；
S406：由步骤S404所述本地渲染服务器向用户提供内容服务。
进一步，步骤S402包括以下步骤：
S4021：在云端服务器创建可用服务器列表；
S4022：用户注册的n个本地渲染服务器同时向云端服务器发送载荷报文，载荷报文包括本地渲染服务器IP地址、载荷情况、用户ID、本地渲染服务器ID；
S4023：云端服务器根据接收到的n个载荷报文，依次判断n个本地渲染服务器载荷是否超过预定载荷，若本地渲染服务器载荷未超过预定载荷，则将本地渲染服务器ID添加到可用服务器列表，若本地渲染服务器载荷超过预定载荷，则不添加，对n个本地渲染服务器都进行载荷判断后，步骤S4023结束；
S4024：云端服务器向用户提供可用服务器列表。
进一步，步骤S406包括以下步骤：
S4061：本地渲染服务器启动内容服务，生成步骤S401中用户指定的模型的实例并渲染；
S4062：本地渲染服务器通过推流端口向用户终端推送音视频流，同时用户通过交互端口向本地渲染服务器发送交互信息，本地渲染服务器接收交互信息后对模型实例进行交互；
S4063：用户主动退出内容访问，或意外断开本地渲染服务器预定时间后，本地渲染服务器关闭内容服务。
进一步，步骤S100包括：
S101：本地渲染服务器开机；
S102：发送本地渲染服务器标识信息到云端服务器；
S103：云端服务器根据接收到的标识信息，判断自身是否已有该本地渲染服务器配置文件，若是，则直接执行步骤S104，若否，则先执行以下步骤然后再执行步骤S104：
云端服务器新建本地渲染服务器配置文件并写入标识信息；
在云端服务器生成初始化配置引导界面；
用户通过终端登录云端服务器并进入配置引导界面；
用户向云端服务器发送本地渲染服务器的注册参数；
云端服务器将注册参数添加到本地渲染服务器配置文件；
云端服务器通知本地渲染服务器初始化配置已完成；
S104：本地渲染服务器从云端服务器下载配置文件；
S105：本地渲染服务器准备就绪，完成注册。
进一步，步骤S200包括：
S201：用户通过终端登录云端服务器并连接内容存储模块；
S202：用户选择上传新模型或更新已有模型，若上传新模型，则执行步骤S203，若更新已有模型，则执行步骤S204；
S203：用户上传新模型的原始数据到云端服务器；
S204：用户选择云端服务器上要更新的模型，云端服务器删除原有模型文件，用户上传模型原始数据到云端服务器；
S205：用户判断是否需要对模型的格式进行转换，若否，则直接执行步骤S206，若是，则先执行以下步骤然后再执行步骤S206：
用户选择目标格式并向云端服务器发送格式转换请求；
云端服务器根据用户上传的模型格式和选择的目标格式调用对应的转换工具；
云端服务器通过转换工具完成模型格式转换；
S206：云端服务器对模型进行加密，并生成模型信息，模型信息包括本地渲染服务器ID列表、用户ID、模型ID、模型版本号。
进一步，步骤S300包括：
S301：云端服务器向步骤S200中所述用户已注册的各个本地渲染服务器发送模型下发请求；
S302：接收模型的本地渲染服务器将模型ID与自身已有模型ID列表比对，若自身无该模型ID，则直接执行步骤S303，若自身有该模型ID，则将模型版本号与已有的该模型ID的模型版本号比对，若相同，则拒绝下发请求，且不再执行后续步骤，若不同，则删除旧版本的模型，并删除所述旧版本的模型的模型信息，然后执行步骤S303，具体地，各个本地渲染服务器均需要执行此步骤S302；
S303：接受下发请求，下载模型，同时下载其模型信息；
S304：下载模型的各本地渲染服务器将接收到的模型解密并存储；
S305：下载模型的各本地渲染服务器向云端服务器上报模型获取状态：向步骤S200中所述模型的模型信息中，添加更新时间戳，并在本地渲染服务器ID列表中添加本地渲染服务器ID。
进一步，标识信息包括本地渲染服务器ID、本地渲染服务器网络参数、本地渲染服务器能力参数、本地渲染服务器型号参数，本地渲染服务器能力参数包括网络带宽、内存容量、CPU算力、GPU算力，本地渲染服务器型号参数包括网络适配器型号、CPU型号、GPU型号。
进一步，注册参数包括用户ID、安全证书、载荷限值、云端服务器内容存储地址，载荷限值包括网络占用率限值a、GPU占用率限值b、CPU占用率限值c、内存占用率限值d。
进一步，载荷情况包括载荷信息时间戳、运行实例数、网络占用率a’、GPU占用率b’、CPU占用率c’、内存占用率d’。
本技术方案的有益效果在于：
1、在三维模型内容服务启动时，云端服务器仅用于访问鉴权，本地渲染服务器提供实例并通过局域网与用户的终端通信，加载时间短，且在提供服务过程中，网络较为稳定，使得渲染效果不失真，模型流畅运行不卡顿。
2、云端服务器存储加密模型，本地渲染服务器存储解密模型，这种方式相对于现有技术直接将解密模型存储于云端服务器，大大提高了安全性。
3、云端服务器方便用户进行本地渲染服务器管理和进行资源分配。
4、以本申请的用户终端、云端服务器、本地渲染服务器配置方式，可以实现多终端随时随地访问互不影响。
附图说明
图1示出了本申请实施例整体流程图。
图2示出了本申请实施例S100步骤流程图。
图3示出了本申请实施例云端服务器所存储的本地渲染服务器配置文件包括的内容示意图。
图4示出了本申请实施例S200步骤流程图。
图5示出了本申请实施例S300步骤流程图。
图6示出了本申请实施例S300步骤采用优选实施方式进行优化的流程图。
图7示出了本申请实施例执行图6所述优选实施方式时S303’’步骤向其他本地渲染服务器分发模型的具体步骤流程图。
图8示出了本申请实施例S400步骤流程图。
图9示出了本申请实施例S402步骤流程图。
图10示出了本申请实施例S4022步骤所述载荷报文包含的内容示意图。
图11示出了本申请实施例S4023步骤判断本地渲染服务器载荷是否超过预定载荷的流程图。
图12示出了本申请实施例S406步骤即本地渲染服务器向用户提供内容服务的流程图。
图13示出了本申请实施例优选实施方式进行端口可达性测试的流程图。
图14示出了本申请实施例上传和下发模型时的架构图。
图15示出了本申请实施例模型访问时的架构图。
实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1、图14、图15所示，一种通过分布式架构访问三维模型的方法，按以下步骤操作：
S100：本地渲染服务器在云端服务器进行注册；
如图2所示，步骤S100包括步骤S101、S102、S103、S104、S105：
S101：本地渲染服务器开机；
S102：发送本地渲染服务器标识信息到云端服务器，所述标识信息包括本地渲染服务器ID、本地渲染服务器网络参数、本地渲染服务器能力参数、本地渲染服务器型号参数，本地渲染服务器网络参数包括IP地址、子网掩码、网关、DNS，本地渲染服务器能力参数包括网络带宽、内存容量、CPU算力、GPU算力，本地渲染服务器型号参数包括网络适配器型号、CPU型号、GPU型号；
S103：云端服务器根据接收到的标识信息，判断自身是否已有该本地渲染服务器配置文件，若是，则直接执行步骤S104，若否，则先执行以下步骤然后再执行步骤S104：
云端服务器新建本地渲染服务器配置文件并写入标识信息；
在云端服务器生成初始化配置引导界面；
用户通过终端登录云端服务器并进入配置引导界面，所述终端可以是电脑、手机、平板电脑等；
用户向云端服务器发送本地渲染服务器的注册参数，注册参数包括用户ID、安全证书、载荷限值、云端服务器内容存储地址，载荷限值包括网络占用率限值a、GPU占用率限值b、CPU占用率限值c、内存占用率限值d，安全证书信息包括access token、refreshtoken；
云端服务器将注册参数添加到本地渲染服务器配置文件，该配置文件的内容如图3所示；
云端服务器通知本地渲染服务器初始化配置已完成；
S104：本地渲染服务器从云端服务器下载配置文件；
S105：本地渲染服务器准备就绪，完成注册；
S200：用户向云端服务器上传或更新模型；
如图4所示，步骤S200包括步骤S201、S202、S203、S204、S205、S206：
S201：用户通过终端登录云端服务器并连接内容存储模块；
S202：用户选择上传新模型或更新已有模型，若上传新模型，则执行步骤S203，若更新已有模型，则执行步骤S204；
S203：用户上传新模型的原始数据到云端服务器；
S204：用户选择云端服务器上要更新的模型，云端服务器删除原有模型文件，用户上传模型原始数据到云端服务器；
S205：用户判断是否需要对模型的格式进行转换，若否，则直接执行步骤S206，若是，则先执行以下步骤然后再执行步骤S206：
用户选择目标格式并向云端服务器发送格式转换请求；
云端服务器根据用户上传的模型格式和选择的目标格式调用对应的转换工具；
云端服务器通过转换工具完成模型格式转换；
S206：云端服务器对模型进行加密，并生成模型信息，模型信息包括本地渲染服务器ID列表、用户ID、模型ID、模型版本号；
具体地，原始模型格式可以是3DMax、Sketchup、Revit、CAD等，目标模型格式可以是Bimface、U3D、Revit、UEx等；
S300：云端服务器下发模型到本地渲染服务器；
如图5所示，步骤S300包括步骤S301、S302、S303、S304、S305：
S301：云端服务器向步骤S200中所述用户已注册的各个本地渲染服务器发送模型下发请求；
S302：接收模型的本地渲染服务器将模型ID与自身已有模型ID列表比对，若自身无该模型ID，则直接执行步骤S303，若自身有该模型ID，则将模型版本号与已有的该模型ID的模型版本号比对，若相同，则拒绝下发请求，且不再执行后续步骤，若不同，则删除旧版本的模型，并删除所述旧版本的模型的模型信息，然后执行步骤S303，具体地，各个本地渲染服务器均需要执行此步骤S302；
S303：接受下发请求，下载模型，同时下载其模型信息；
S304：下载模型的各本地渲染服务器将接收到的模型解密并存储；
S305：下载模型的各本地渲染服务器向云端服务器上报模型获取状态：向步骤S200中所述模型的模型信息中，添加更新时间戳，并在本地渲染服务器ID列表中添加本地渲染服务器ID；
如图6所示，作为实施例的一种优选实施方式，可在下发时进行P2P优化，降低对云端服务器的流量和带宽要求，具体地，步骤S300包括步骤S301’、S302’、S303’、S303’’、S304、S305：
S301’：云端服务器向步骤S200中所述用户已注册的任意1个本地渲染服务器发送模型下发请求；
S302’：步骤S301’所述的本地渲染服务器将模型ID与自身已有模型ID列表比对，若自身无该模型ID，则接受下发请求，下载模型，同时下载其模型信息，若自身有该模型ID，则将模型版本号与已有的该模型ID的模型版本号比对，若相同，则拒绝下发请求，并将与云端服务器所下发的模型相同的模型，作为后续进行分发的模型，若不同，则删除旧版本的模型，并删除所述旧版本的模型的模型信息，然后接受下发请求，下载模型，同时下载其模型信息；
S303’：已获取模型的1个本地渲染服务器向用户注册的其他本地渲染服务器发送模型分发请求，其他本地渲染服务器均对分发的模型执行分发步骤S303’’：
如图7所示，被分发的本地渲染服务器将模型ID与自身已有模型ID列表比对，若自身无该模型ID，则接受分发请求，接收模型，同时接收其模型信息，若自身有该模型ID，则将模型版本号与已有的该模型ID的模型版本号比对，若相同，则拒绝分发请求，若不同，则删除旧版本的模型，并删除所述旧版本的模型的模型信息，然后接受分发请求，接收模型，同时接收其模型信息；
步骤S304、S305与原实施方式相同；
S400：模型访问；
如图8所示，步骤S400包括步骤S401、S402、S403、S404、S405、S406：
S401：用户通过终端登录云端服务器并进入内容选择入口，请求通过指定端口对指定模型进行访问；
S402：运行载荷分析，筛选出可用的本地渲染服务器，如图9所示，包括以下步骤：
S4021：在云端服务器创建可用服务器列表；
S4022：用户注册的n个本地渲染服务器同时向云端服务器发送载荷报文，载荷报文包括本地渲染服务器IP地址、载荷情况、用户ID、本地渲染服务器ID，载荷情况包括载荷信息时间戳、运行实例数、网络占用率a’、GPU占用率b’、CPU占用率c’、内存占用率d’，具体地，网络占用率、GPU占用率、CPU占用率、内存占用率均采用载荷报文发送间隔时间段中的平均值，载荷报文包含的内容如图10所示；
S4023：如图11所示，云端服务器根据接收到的n个载荷报文，依次判断n个本地渲染服务器载荷是否超过预定载荷，具体地，当a’＞a、b’＞b、c’＞c、d’＞d中满足至少一项时，判断为超过预定载荷，否则判断为未超过预定载荷，注意，该具体比对规则未在图中示出，若本地渲染服务器载荷未超过预定载荷，则将本地渲染服务器ID添加到可用服务器列表，若本地渲染服务器载荷超过预定载荷，则不添加，对n个本地渲染服务器都进行载荷判断后，步骤S4023结束；
S4024：云端服务器向用户提供可用服务器列表；
S403：用户从可用的本地渲染服务器中选择1个用于提供服务的本地渲染服务器；
S404：云端服务器向用户返回被选择的本地渲染服务器的局域网地址；
S405：用户将内容访问请求重定向到步骤S404所述本地渲染服务器的局域网地址；
优选地，S405步骤结束后，先进行端口可达性测试，再进行后续步骤，如图13所示：
本地渲染服务器打开推流端口和交互端口；
云端服务器获取推流端口和交互端口，返回给用户；
用户终端通过推流端口和交互端口向本地渲染服务器发送通信请求，判断是否可达，若可达，执行步骤S406，若不可达，云端服务器从可用服务器列表中将未通过可达性测试的本地渲染服务器删除，返回步骤S403；
S406：由步骤S404所述本地渲染服务器向用户提供内容服务，如图12所示，包括以下步骤：
S4061：本地渲染服务器启动内容服务，并保持推流端口和交互端口打开，生成步骤S401中用户指定的模型的实例并渲染；
S4062：本地渲染服务器通过推流端口向用户终端推送音视频流，具体地，音视频流采用WebRTC流形式推流到用户终端上的客户端，同时用户通过交互端口向本地渲染服务器发送交互信息，本地渲染服务器接收交互信息后对模型实例进行交互，具体地，通过用户终端上的网页进行交互信息的发送，所述交互包括切换模式、切换天气效果、转换视角、切换楼层等各种数字孪生场景中的交互；
S4063：用户主动退出内容访问，或意外断开本地渲染服务器预定时间后，本地渲染服务器关闭内容服务，在本实施例中，预定时间为5min。
优选地，步骤S4063结束后，结束内容服务的本地渲染服务器上报载荷更新，具体地，按照S4023所述方式操作。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种通过分布式架构访问三维模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100：本地渲染服务器在云端服务器进行注册；
S200：用户向云端服务器上传或更新模型，包括：
S201：用户通过终端登录云端服务器并连接内容存储模块；
S202：用户选择上传新模型或更新已有模型，若上传新模型，则执行步骤S203，若更新已有模型，则执行步骤S204；
S203：用户上传新模型的原始数据到云端服务器；
S204：用户选择云端服务器上要更新的模型，云端服务器删除原有模型文件，用户上传模型原始数据到云端服务器；
S205：用户判断是否需要对模型的格式进行转换，若否，则直接执行步骤S206，若是，则先执行以下步骤然后再执行步骤S206：
用户选择目标格式并向云端服务器发送格式转换请求；
云端服务器根据用户上传的模型格式和选择的目标格式调用对应的转换工具；
云端服务器通过转换工具完成模型格式转换；
S206：云端服务器对模型进行加密，并生成模型信息，模型信息包括本地渲染服务器ID列表、用户ID、模型ID、模型版本号；
S300：云端服务器下发模型到本地渲染服务器，包括：
S301：云端服务器向步骤S200中所述用户已注册的各个本地渲染服务器发送模型下发请求；
S302：接收模型的本地渲染服务器将模型ID与自身已有模型ID列表比对，若自身无该模型ID，则直接执行步骤S303，若自身有该模型ID，则将模型版本号与已有的该模型ID的模型版本号比对，若相同，则拒绝下发请求，且不再执行后续步骤，若不同，则删除旧版本的模型，并删除该旧版本模型的模型信息，然后执行步骤S303，具体地，各个本地渲染服务器均需要执行此步骤S302；
S303：接受下发请求，下载模型，同时下载其模型信息；
S304：下载模型的各本地渲染服务器将接收到的模型解密并存储；
S305：下载模型的各本地渲染服务器向云端服务器上报模型获取状态：向步骤S200中所述模型的模型信息中，添加更新时间戳，并在本地渲染服务器ID列表中添加本地渲染服务器ID；
S400：模型访问，包括：
S401：用户通过终端登录云端服务器并进入内容选择入口，请求通过指定端口对指定模型进行访问；
S402：运行载荷分析，筛选出可用的本地渲染服务器；
S403：用户从可用的本地渲染服务器中选择1个用于提供服务的本地渲染服务器；
S404：云端服务器向用户返回被选择的本地渲染服务器的局域网地址；
S405：用户将内容访问请求重定向到步骤S404所述本地渲染服务器的局域网地址；
S406：由步骤S404所述本地渲染服务器向用户提供内容服务。
2.根据权利要求1所述的通过分布式架构访问三维模型的方法，其特征在于，步骤S402包括以下步骤：
S4021：在云端服务器创建可用服务器列表；
S4022：用户注册的n个本地渲染服务器同时向云端服务器发送载荷报文，载荷报文包括本地渲染服务器IP地址、载荷情况、用户ID、本地渲染服务器ID；
S4023：云端服务器根据接收到的n个载荷报文，依次判断n个本地渲染服务器载荷是否超过预定载荷，若本地渲染服务器载荷未超过预定载荷，则将本地渲染服务器ID添加到可用服务器列表，若本地渲染服务器载荷超过预定载荷，则不添加，对n个本地渲染服务器都进行载荷判断后，步骤S4023结束；
S4024：云端服务器向用户提供可用服务器列表。
3.根据权利要求1所述的通过分布式架构访问三维模型的方法，其特征在于，步骤S406包括以下步骤：
S4061：本地渲染服务器启动内容服务，生成步骤S401中用户指定的模型的实例并渲染；
S4062：本地渲染服务器通过推流端口向用户终端推送音视频流，同时用户通过交互端口向本地渲染服务器发送交互信息，本地渲染服务器接收交互信息后对模型实例进行交互；
S4063：用户主动退出内容访问，或意外断开本地渲染服务器预定时间后，本地渲染服务器关闭内容服务。
4.根据权利要求1所述的通过分布式架构访问三维模型的方法，其特征在于，步骤S100包括：
S101：本地渲染服务器开机；
S102：发送本地渲染服务器标识信息到云端服务器；
S103：云端服务器根据接收到的标识信息，判断自身是否已有该本地渲染服务器配置文件，若是，则直接执行步骤S104，若否，则先执行以下步骤然后再执行步骤S104：
云端服务器新建本地渲染服务器配置文件并写入标识信息；
在云端服务器生成初始化配置引导界面；
用户通过终端登录云端服务器并进入配置引导界面；
用户向云端服务器发送本地渲染服务器的注册参数；
云端服务器将注册参数添加到本地渲染服务器配置文件；
云端服务器通知本地渲染服务器初始化配置已完成；
S104：本地渲染服务器从云端服务器下载配置文件；
S105：本地渲染服务器准备就绪，完成注册。
5.根据权利要求4所述的通过分布式架构访问三维模型的方法，其特征在于，标识信息包括本地渲染服务器ID、本地渲染服务器网络参数、本地渲染服务器能力参数、本地渲染服务器型号参数，本地渲染服务器能力参数包括网络带宽、内存容量、CPU算力、GPU算力，本地渲染服务器型号参数包括网络适配器型号、CPU型号、GPU型号。
6.根据权利要求4所述的通过分布式架构访问三维模型的方法，其特征在于，注册参数包括用户ID、安全证书、载荷限值、云端服务器内容存储地址，载荷限值包括网络占用率限值a、GPU占用率限值b、CPU占用率限值c、内存占用率限值d。
7.根据权利要求1所述的通过分布式架构访问三维模型的方法，其特征在于，载荷情况包括载荷信息时间戳、运行实例数、网络占用率a’、GPU占用率b’、CPU占用率c’、内存占用率d’。
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| CN115794424A CN115794424A (zh) | 2023-03-14 |
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