CN116310135A - 一种基于多分辨率lod模型的曲面显示方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多分辨率LOD模型的曲面显示方法及系统，包括：视点刷新时，获取视锥参数，并根据输入图像建立的基于多分辨率LOD的四叉树进行层次遍历；遍历时，计算四叉树当前访问的结点对应的当前块与视窗平面交点的坐标范围，并当坐标范围在视窗平面上，且确定当前块为待显示块时，记录当前块的显示层级和显示块号；当显示层级和显示块号均已缓存在内存中时，将显示层级和显示块号记录至缓存唤醒记录中进行更新，直到所述四叉树完成层次遍历，并根据更新后的缓存唤醒记录进行曲面显示。采用本发明能够提高显示速度，便于可扩展，减少系统的开销，具有更好的可视化效果，提高用户体验感。

Description

一种基于多分辨率LOD模型的曲面显示方法及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于多分辨率LOD模型的曲面显示方法及系统。

背景技术

目前，在工业技术领域中，现有技术使用伪彩图显示，但是，伪彩图是一种二维显示方式，且对三维数据的显示方式不能很好满足人眼观察的需求；在自动驾驶领域中，三维数据通常由激光雷达等采集而成，其通常采用点云的形式显示，但是，工业采集设备主要在x、y轴均匀采集，但在z轴方向数据波动较大，使用点云显示依然较难分辨z轴方向的明显变化，均不利于人眼观察。

因此，现有技术无法突破二维显示的局限；并且，当三维数据量较大，如果直接对整图不加处理直接进行显示，会导致加载、渲染时间过长，严重制约使用效率以及体验感，从而降低显示效率。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提出一种基于多分辨率LOD模型的三维显示方法及系统，以提高可视化效果。

第一方面，本发明提供了一种基于多分辨率LOD模型的曲面显示方法，所述方法包括：

在当前的第一视点更新为第二视点时，获取视锥参数，并对根据输入图像建立的基于多分辨率LOD的四叉树进行层次遍历；

遍历时，计算所述四叉树当前访问的结点对应的当前块与视窗平面交点的坐标范围，并当所述坐标范围在视窗平面上，且根据所述当前块的显示密度，确定所述当前块为待显示块时，记录所述当前块的显示层级和显示块号；其中，所述视锥参数包括：相机点的坐标、观察方向和向上方向，以及视窗平面的位置和法线；

当显示层级和显示块号均已缓存在内存中时，将显示层级和显示块号记录至缓存唤醒记录中进行更新，直到所述四叉树完成层次遍历，并根据更新后的缓存唤醒记录进行曲面显示。

本发明采用基于多分辨率LOD模型建立对应的四叉树，能够根据当前视点的不同对同一图像的不同区域位置采取不同的分辨率以生成简化模型，能够处理大规模三维场景可视化；并且，根据层次遍历算法访问四叉树的结点，当所述坐标范围在视窗平面上，且所述当前块是待显示块时，记录所述当前块的显示层级和显示块号，直到所述四叉树完成层次遍历，以获取当前视点下所有的显示层级和显示块号，并将显示层级和显示块号进行存储，能够便于下一次在相同的视点，能够直接读取，减少重复计算相同视点下的显示层级和显示块号的计算量，从而提高显示速度，便于可扩展，进而能够保证加载、交互的展示页面的流畅度，减少系统的开销；此外，当当显示层级和显示块号均已缓存在内存中时时，将各显示层级和对应的各显示块号写入到缓存唤醒记录中，根据对应的缓存唤醒记录和所述第一新建曲面编号进行曲面显示，能够进一步加快曲面显示速度，具有更好的可视化效果，提高用户体验感。

进一步，所述计算所述四叉树当前访问的结点对应的当前块与视窗平面交点的坐标范围，具体为：

将所述相机点分别与所述当前块对应的包围盒的角点连线，生成对应的直线，将直线与视窗平面相交，得到各角点对应的交点；

根据各交点，计算所述当前块在所述视窗平面上的坐标范围；

其中，若交点在直线的反向延长线上时，则将所述相机点以所述视窗平面为中心进行镜像，得到镜像相机点，并根据所述镜像相机点与对应角点生成的直线与所述视窗平面取交点。

本发明通过对交点在直线的反向延长线上的相机点的坐标，以所述视窗平面为中心进行镜像，能够处理在z轴方向波动大的数据，从而能够分辨z轴方向数据明显变化的点，进而生成可视化效果更好的曲面展示，更加利于人眼观察。

在计算所述四叉树当前访问的结点对应的当前块与视窗平面交点的坐标范围之前，还包括：

判断层次遍历队列中是否还有未访问结点，若层次遍历队列中还有未访问结点，则取出一个未访问结点，并获取所述未访问结点对应的块范围尺寸，根据所述当前块的范围尺寸，生成对应的包围盒角点。

进一步，判断所述坐标范围在所述视窗平面上，包括：

若所述坐标范围在所述视窗平面上，则根据所述当前块的范围值与所述坐标范围，计算所述当前块经过透视变换后的比例，并根据所述比例和所述当前块的块密度，得到所述当前块的显示密度；

若所述坐标范围不在所述视窗平面上，则舍弃所属块及对应的子块。

本发明采用根据图像对应的各块的坐标范围，得到四叉树各层次的块密度，进而得到显示密度，能够根据显示密度自适应不同视点的图像大小的变换的显示，能够生成可视化效果更好的曲面展示，更加利于人眼观察，进一步提高用户体验感。

进一步，所述根据所述当前块的显示密度，所述当前块是待显示块时，具体为：

判断所述显示密度是否不小于显示密度阈值，若所述显示密度不小于所述显示密度阈值，则所述当前块为待显示块；

若所述显示密度小于所述显示密度阈值，则判断所述当前块对应的结点的子结点是否均为空结点，若所述当前块对应的结点的子结点不全为空结点，则将所述结点的非空子结点压入层次遍历队列中；

若所述当前块对应的结点的子结点全为空结点，则所述当前块为待显示块。

进一步，所述的基于多分辨率LOD模型的曲面显示方法，还包括：

在所述第一视点为初始视点时，根据所述输入图像，获取图像的初始参数，包括：像素坐标系参数；

根据所述像素坐标系参数，计算构建基于多分辨率LOD的四叉树的各层级的点坐标系参数和对应的块坐标参数，并建立所述四叉树；

根据所述初始视点对应的初始化的曲面编号，建立第一新建曲面编号记录，并根据所述第一新建曲面编号记录和所述初始参数，计算点参数，包括：起始点、终止点、点间隔；

根据所述点参数，从所述输入图像中提取对应的点数据，生成第一三角剖面和渲染窗口内的第一展示部件，将所述第一展示部件对应的包含各待显示块的曲面展示内容写入缓存曲面记录中，并进行曲面显示。

本发明采用通过缓存曲面记录进行存储待曲面展示的数据，能够提高图像基于多分辨率LOD处理进行四叉树的块遍历的速度，从而提高运算速度，并减少计算开销，减少计算资源的占用，进而提供较快的响应速度的使用感，提升用户的满意度。

进一步，在将所述第一展示部件对应的包含各待显示块的曲面展示内容写入缓存曲面记录中之前，还包括：

若所述缓存曲面记录的数量大于缓存阈值，且所述缓存曲面记录中第一条数据并非当前的展示部件对应的曲面展示内容的数据，则采用最近最少使用替换策略，将当前的展示部件对应的曲面展示内容的数据写入到所述缓存曲面记录中。

本发明对缓存记录采用最近最少使用替换策略，能够进一步节约内存资源，减少计算资源的占用，提高资源利用率。

进一步，所述根据更新后的缓存唤醒记录进行曲面显示，包括：

判断修改后的缓存唤醒记录的附属属性是否修改，若所述附属属性被修改，则对所述附属属性进行更新；

根据更新后的附属属性，对修改后的缓存唤醒记录进行对应的唤醒和进行曲面显示。

再进一步，所述当显示层级和显示块号均已缓存在内存中时，还包括：

当各显示层级和各显示块号不全缓存在内存中时，则将所述第一视点对应的曲面展示内容存储在第二新建曲面编号记录中，并为所述第二视点建立第三新建曲面编号记录，以使记录所述第二视点对应的曲面展示内容；

根据所述第三新建曲面编号记录，从所述输入图像中提取对应的点数据，生成第二三角剖面和渲染窗口内的第二展示部件，将所述第二展示部件对应的曲面展示内容写入缓存曲面记录中，并进行曲面显示。

第二方面，本发明提供了一种基于多分辨率LOD模型的曲面显示系统，所述系统包括：

层次遍历模块，用于在当前的第一视点更新为第二视点时，获取视锥参数，并对根据输入图像建立的基于多分辨率LOD的四叉树进行层次遍历；

待显示块获取模块，用于遍历时，计算所述四叉树当前访问的结点对应的当前块与视窗平面交点的坐标范围，并当所述坐标范围在视窗平面上，且根据所述当前块的显示密度，确定所述当前块为待显示块时，记录所述当前块的显示层级和显示块号；其中，所述视锥参数包括：相机点的坐标、观察方向和向上方向，以及视窗平面的位置和法线；

曲面显示模块，用于当显示层级和显示块号均已缓存在内存中时，将显示层级和显示块号记录至缓存唤醒记录中进行更新，直到所述四叉树完成层次遍历，并根据更新后的缓存唤醒记录进行曲面显示。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于多分辨率LOD模型的曲面显示的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的根据包围盒的计算交点的示意图；

图3是本发明实施例提供的输入图像为深度图的俯视图；

图4是本发明实施例提供的不同视点下的效果图；

图5是本发明实施例提供的基于多分辨率LOD模型的曲面显示的流程示意图；

图6本发明实施例提供的基于多分辨率LOD模型的曲面显示的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，是本发明实施例提供的基于多分辨率LOD模型的曲面显示的流程示意图，包括步骤S11~S13，具体为：

步骤S11、在当前的第一视点更新为第二视点时，获取视锥参数，并对根据输入图像建立的基于多分辨率LOD的四叉树进行层次遍历。

其中，鼠标移动或者键盘操作导致视点刷新，需要重新获取的视锥参数有相机点的坐标、观察方向、向上方向，视窗平面的位置及法线，以便判断当前块是否满足投影比例设定并进行曲面显示。

优选地，所述输入图像为深度图。

步骤S12、遍历时，计算所述四叉树当前访问的结点对应的当前块与视窗平面交点的坐标范围，并当所述坐标范围在视窗平面上，且根据所述当前块的显示密度，确定所述当前块为待显示块时，记录所述当前块的显示层级和显示块号；其中，所述视锥参数包括视窗平面。

值得说明的是，视锥参数包括：相机点的坐标、观察方向、向上方向、视窗平面，根据视锥参数，从根节点开始进行基于多分辨率LOD的四叉树的层次遍历，计算出当前的视点需要进行展示的显示层级和显示块号；坐标范围为x、y范围值。

其中，所述计算所述四叉树当前访问的结点对应的当前块与视窗平面交点的坐标范围，包括步骤S121~步骤S122，具体为：

步骤S121、将所述相机点分别与所述当前块对应的包围盒的角点连线，生成对应的直线，将直线与视窗平面相交，得到各角点对应的交点。

步骤S122、根据各交点，计算所述当前块在所述视窗平面上的坐标范围；其中，若交点在直线的反向延长线上时，则将所述相机点以所述视窗平面为中心进行镜像，得到镜像相机点，并根据所述镜像相机点与对应角点生成的直线与所述视窗平面取交点。

参见图2，是本发明实施例提供的根据包围盒的计算交点的示意图，其中，UV为视窗平面，O为相机点，O’为镜像相机点，A、B为目标点，A’、B’、B’’为交点。若为正向交点，则为直线OA情况，求解交点为A’；若为反向交点，则为直线OB情况，用直线OB会得出错误交点B’，应使用镜像相机点，即直线O’B，得出交点B’’为正确交点。

本发明通过对交点在直线的反向延长线上的相机点，以所述视窗平面为中心进行镜像，能够处理在z轴方向波动大的数据，从而能够分辨z轴方向数据明显变化的点，进而生成可视化效果更好的曲面展示，更加利于人眼观察。

值得说明的是，判断所述坐标范围在所述视窗平面上，包括：若所述坐标范围在所述视窗平面上，则根据所述当前块的范围值与所述坐标范围，计算所述当前块经过透视变换后的比例，并根据所述比例和所述当前块的块密度，得到所述当前块的显示密度；若所述坐标范围不在所述视窗平面上，则舍弃所属块及对应的子块。

其中，通过当前块的范围值与其在视窗平面上的x、y范围值的比值，可求出其经过透视变换后的比值，并将该比值乘以当前块的块密度可得出当前块的显示密度。

本发明采用根据图像对应的各块的坐标范围，得到四叉树各层次的块密度，进而得到显示密度，能够根据显示密度自适应不同视点的图像大小的变换的显示，能够生成可视化效果更好的曲面展示，更加利于人眼观察，进一步提高用户体验感。

并且，所述根据所述当前块的显示密度，所述当前块是待显示块时，具体为：判断所述显示密度是否不小于显示密度阈值，若所述显示密度不小于所述显示密度阈值，则所述当前块为待显示块；若所述显示密度小于所述显示密度阈值，则判断所述当前块对应的结点的子结点是否均为空结点，若所述当前块对应的结点的子结点不全为空结点，则将所述结点的非空子结点压入层次遍历队列中；若所述当前块对应的结点的子结点全为空结点，则所述当前块为待显示块。

此外，在计算所述四叉树当前访问的结点对应的当前块与视窗平面交点的坐标范围之前，还包括：判断层次遍历队列中是否还有未访问结点，若层次遍历队列中还有未访问结点，则取出一个未访问结点，并获取所述未访问结点对应的块范围尺寸，根据所述当前块的范围尺寸，生成对应的包围盒角点。

值得说明的，直到将层次遍历队列中的结点遍历完，即获得对当前视点下需要显示的结点对应的显示层级和显示块号，根据获取到所有的显示层级及显示块号进行曲面显示。

步骤S13、当显示层级和显示块号均已缓存在内存中时，将显示层级和显示块号记录至缓存唤醒记录中进行更新，直到所述四叉树完成层次遍历，并根据更新后的缓存唤醒记录进行曲面显示。

其中，所述根据更新后的缓存唤醒记录进行曲面显示，包括：判断修改后的缓存唤醒记录的附属属性是否修改，若所述附属属性被修改，则对所述附属属性进行更新；根据更新后的附属属性，对修改后的缓存唤醒记录进行对应的唤醒和进行曲面显示。

此外，所述当显示层级和显示块号均已缓存在内存中时，还包括：当各显示层级和各显示块号不全缓存在内存中时，则将所述第一视点对应的曲面展示内容存储在第二新建曲面编号记录中，并为所述第二视点建立第三新建曲面编号记录，以使记录所述第二视点对应的曲面展示内容；根据所述第三新建曲面编号记录，从所述输入图像中提取对应的点数据，生成第二三角剖面和渲染窗口内的第二展示部件，将所述第二展示部件对应的曲面展示内容写入缓存曲面记录中，并进行曲面显示。

参见图3，是本发明实施例提供的输入图像为深度图的俯视图，其中，(a)是输入图像为深度图在初始视点下的原始俯视图，由于深度图为二维图像，且其数据变化率相对数据均值而言过小，在二维图像不明显；(b)是输入图像为深度图在初始视点下进行曲面显示的俯视图，初始化时观察尺寸为全图尺寸。参见图4，是本发明实施例提供的不同视点下的效果图，其中，(a)和(c)为鼠标操作后视点移动后等距视图的效果图，(b)和(d)对应为(a)和(c)的色彩渲染效果图。从图中可以看出相对于深度图，本发明提供的基于多分辨率LOD模型的三维曲面显示算法改善了数据的展现效果，有利于对该数据的后续分析工作。

值得注意的是，在所述第一视点为初始视点时，进行曲面展示，包括步骤S111~S114，具体为：

S111、根据所述输入图像，获取图像的初始参数，包括：像素坐标系参数。

其中，对输入图像计算初始参数计算，包括：根据像素坐标系参数计算各层级的点坐标系参数、块坐标系参数，根据点坐标系参数和块坐标系参数，可以构建基于多分辨率LOD的四叉树。

S112、根据所述像素坐标系参数，计算构建基于多分辨率LOD的四叉树的各层级的点坐标系参数和对应的块坐标参数，并建立所述四叉树。

S113、根据所述初始视点对应的初始化的曲面编号，建立第一新建曲面编号记录，并根据所述第一新建曲面编号记录和所述初始参数，计算点参数，包括：起始点、终止点、点间隔。

值得说明的时，根据初始化时现实的曲面编号，可以得到新建曲面编号记录，新建曲面编号记录对应一个视点需要展示的显示块，当前需要展示的所有显示块为当前视点的曲面展示内容。在初始视点状态下，由于视点没有发生变化，则对输入图像生成展示部件，并根据展示部件对应的曲面展示内容，进行强制刷新渲染器进行曲面显示。并且，根据计算输入图像的初始参数对管理器进行初始化，通过基础层编号为初始化时显示的曲面编号，将其转换为新建曲面编号记录。另外，所述的展示部件为最小展示部件actor。

S114、根据所述点参数，从所述输入图像中提取对应的点数据，生成第一三角剖面和渲染窗口内的第一展示部件，将所述第一展示部件对应的包含各待显示块的曲面展示内容写入缓存曲面记录中，并进行曲面显示。

参见图4，是本发明实施例提供的初始视点下等距视图的彩色渲染效果图。本发明采用通过缓存曲面记录进行存储待曲面展示的数据，能够提高图像基于多分辨率LOD处理进行四叉树的块遍历的速度，从而提高运算速度，并减少计算开销，减少计算资源的占用，进而提供较快的响应速度的使用感，提升用户的满意度。

其中，在将所述第一展示部件对应的包含各待显示块的曲面展示内容写入缓存曲面记录中之前，还包括：若所述缓存曲面记录的数量大于缓存阈值，且所述缓存曲面记录中第一条数据并非当前的展示部件对应的曲面展示内容的数据，则采用最近最少使用替换策略，将当前的展示部件对应的曲面展示内容的数据写入到所述缓存曲面记录中。

本发明对缓存记录采用最近最少使用替换策略，能够进一步节约内存资源，减少计算资源的占用，提高资源利用率。

本发明还提供了完整的基于多分辨率LOD模型的曲面显示的流程示意图，参见图5，是本发明实施例提供的基于多分辨率LOD模型的曲面显示的流程示意图，其中，包括从初始视点进行曲面展示和当视点更新时进行曲面展示的流程。

本发明采用基于多分辨率LOD模型建立对应的四叉树，能够根据当前视点的不同对同一图像的不同区域位置采取不同的分辨率以生成简化模型，能够处理大规模三维场景可视化；并且，根据层次遍历算法访问四叉树的结点，当所述坐标范围在视窗平面上，且所述当前块是待显示块时，记录所述当前块的显示层级和显示块号，直到所述四叉树完成层次遍历，以获取当前视点下所有的显示层级和显示块号，并将显示层级和显示块号进行存储，能够便于下一次在相同的视点，能够直接读取，减少重复计算相同视点下的显示层级和显示块号的计算量，从而提高显示速度，便于可扩展，进而能够保证加载、交互的展示页面的流畅度，减少系统的开销；此外，当当显示层级和显示块号均已缓存在内存中时时，将各显示层级和对应的各显示块号写入到缓存唤醒记录中，根据对应的缓存唤醒记录和所述第一新建曲面编号进行曲面显示，能够进一步加快曲面显示速度，具有更好的可视化效果，提高用户体验感。

参见图6，是本发明实施例提供的基于多分辨率LOD模型的曲面显示的结构示意图，包括：层次遍历模块51、待显示块获取模块52、曲面显示模块53。

层次遍历模块51，用于在当前的第一视点更新为第二视点时，获取视锥参数，并对根据输入图像建立的基于多分辨率LOD的四叉树进行层次遍历。

待显示块获取模块52，用于遍历时，计算所述四叉树当前访问的结点对应的当前块与视窗平面交点的坐标范围，并当所述坐标范围在视窗平面上，且根据所述当前块的显示密度，确定所述当前块为待显示块时，记录所述当前块的显示层级和显示块号；其中，所述视锥参数包括：相机点的坐标、观察方向和向上方向，以及视窗平面的位置和法线。

其中，所述计算所述四叉树当前访问的结点对应的当前块与视窗平面交点的坐标范围，包括步骤S121~步骤S122，具体为：

步骤S121、将所述相机点分别与所述当前块对应的包围盒的角点连线，生成对应的直线，将直线与视窗平面相交，得到各角点对应的交点；

步骤S122、根据各交点，计算所述当前块在所述视窗平面上的坐标范围；其中，若交点在直线的反向延长线上时，则将所述相机点以所述视窗平面为中心进行镜像，得到镜像相机点的坐标，并根据所述镜像相机点的坐标与对应角点生成的直线与所述视窗平面取交点。

本发明通过对交点在直线的反向延长线上的相机点的坐标，以所述视窗平面为中心进行镜像，能够处理在z轴方向波动大的数据，从而能够分辨z轴方向数据明显变化的点，进而生成可视化效果更好的曲面展示，更加利于人眼观察。

值得说明的是，判断所述坐标范围在所述视窗平面上，包括：若所述坐标范围在所述视窗平面上，则根据所述当前块的范围值与所述坐标范围，计算所述当前块经过透视变换后的比例，并根据所述比例和所述当前块的块密度，得到所述当前块的显示密度；若所述坐标范围不在所述视窗平面上，则舍弃所属块及对应的子块。

本发明采用根据图像对应的各块的坐标范围，得到四叉树各层次的块密度，进而得到显示密度，能够根据显示密度自适应不同视点的图像大小的变换的显示，能够生成可视化效果更好的曲面展示，更加利于人眼观察，进一步提高用户体验感。

并且，所述根据所述当前块的显示密度，所述当前块是待显示块时，具体为：判断所述显示密度是否不小于显示密度阈值，若所述显示密度不小于所述显示密度阈值，则所述当前块为待显示块；若所述显示密度小于所述显示密度阈值，则判断所述当前块对应的结点的子结点是否均为空结点，若所述当前块对应的结点的子结点不全为空结点，则将所述结点的非空子结点压入层次遍历队列中；若所述当前块对应的结点的子结点全为空结点，则所述当前块为待显示块。

此外，在计算所述四叉树当前访问的结点对应的当前块与视窗平面交点的坐标范围之前，还包括：判断层次遍历队列中是否还有未访问结点，若层次遍历队列中还有未访问结点，则取出一个未访问结点，并获取所述未访问结点对应的块范围尺寸，根据所述当前块的范围尺寸，生成对应的包围盒角点。

曲面显示模块53，用于当显示层级和显示块号均已缓存在内存中时，将显示层级和显示块号记录至缓存唤醒记录中进行更新，直到所述四叉树完成层次遍历，并根据更新后的缓存唤醒记录进行曲面显示。

其中，所述根据更新后的缓存唤醒记录进行曲面显示，包括：判断修改后的缓存唤醒记录的附属属性是否修改，若所述附属属性被修改，则对所述附属属性进行更新；根据更新后的附属属性，对修改后的缓存唤醒记录进行对应的唤醒和进行曲面显示。

此外，所述当显示层级和显示块号均已缓存在内存中时，还包括：

当各显示层级和各显示块号不全缓存在内存中时，则将所述第一视点对应的曲面展示内容存储在第二新建曲面编号记录中，并为所述第二视点建立第三新建曲面编号记录，以使记录所述第二视点对应的曲面展示内容；

根据所述第三新建曲面编号记录，从所述输入图像中提取对应的点数据，生成第二三角剖面和渲染窗口内的第二展示部件，将所述第二展示部件对应的曲面展示内容写入缓存曲面记录中，并进行曲面显示。

值得注意的是，在所述第一视点为初始视点时，进行曲面展示，包括：初始参数获取子模块111、四叉树建立模块112、新建曲面编号记录子模块113、曲面展示子模块114，具体为：

初始参数获取子模块111，用于根据所述输入图像，获取图像的初始参数，包括：像素坐标系参数。

四叉树建立模块112，用于根据所述像素坐标系参数，计算构建基于多分辨率LOD的四叉树的各层级的点坐标系参数和对应的块坐标参数，并建立所述四叉树。

新建曲面编号记录子模块113，用于根据所述初始视点对应的初始化的曲面编号，建立第一新建曲面编号记录，并根据所述第一新建曲面编号记录和所述初始参数，计算点参数，包括：起始点、终止点、点间隔。

曲面展示子模块114，用于根据所述点参数，从所述输入图像中提取对应的点数据，生成第一三角剖面和渲染窗口内的第一展示部件，将所述第一展示部件对应的包含各待显示块的曲面展示内容写入缓存曲面记录中，并进行曲面显示。

本发明采用通过缓存曲面记录进行存储待曲面展示的数据，能够提高图像基于多分辨率LOD处理进行四叉树的块遍历的速度，从而提高运算速度，并减少计算开销，减少计算资源的占用，进而提供较快的响应速度的使用感，提升用户的满意度。

其中，在将所述第一展示部件对应的包含各待显示块的曲面展示内容写入缓存曲面记录中之前，还包括：若所述缓存曲面记录的数量大于缓存阈值，且所述缓存曲面记录中第一条数据并非当前的展示部件对应的曲面展示内容的数据，则采用最近最少使用替换策略，将当前的展示部件对应的曲面展示内容的数据写入到所述缓存曲面记录中。

本发明对缓存记录采用最近最少使用替换策略，能够进一步节约内存资源，减少计算资源的占用，提高资源利用率。

本发明采用基于多分辨率LOD模型建立对应的四叉树，能够根据当前视点的不同对同一图像的不同区域位置采取不同的分辨率以生成简化模型，能够处理大规模三维场景可视化；并且，根据层次遍历算法访问四叉树的结点，当所述坐标范围在视窗平面上，且所述当前块是待显示块时，记录所述当前块的显示层级和显示块号，直到所述四叉树完成层次遍历，以获取当前视点下所有的显示层级和显示块号，并将显示层级和显示块号进行存储，能够便于下一次在相同的视点，能够直接读取，减少重复计算相同视点下的显示层级和显示块号的计算量，从而提高显示速度，便于可扩展，进而能够保证加载、交互的展示页面的流畅度，减少系统的开销；此外，当当显示层级和显示块号均已缓存在内存中时时，将各显示层级和对应的各显示块号写入到缓存唤醒记录中，根据对应的缓存唤醒记录和所述第一新建曲面编号进行曲面显示，能够进一步加快曲面显示速度，具有更好的可视化效果，提高用户体验感。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例还可提供包括计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于多分辨率LOD模型的曲面显示方法，其特征在于，所述方法包括：

在当前的第一视点更新为第二视点时，获取视锥参数，并对根据输入图像建立的基于多分辨率LOD的四叉树进行层次遍历；

遍历时，计算所述四叉树当前访问的结点对应的当前块与视窗平面交点的坐标范围，并当所述坐标范围在视窗平面上，且根据所述当前块的显示密度，确定所述当前块为待显示块时，记录所述当前块的显示层级和显示块号；其中，所述视锥参数包括：相机点的坐标、观察方向和向上方向，以及视窗平面的位置和法线；

当显示层级和显示块号均已缓存在内存中时，将显示层级和显示块号记录至缓存唤醒记录中进行更新，直到所述四叉树完成层次遍历，并根据更新后的缓存唤醒记录进行曲面显示。

2.如权利要求1所述的基于多分辨率LOD模型的曲面显示方法，其特征在于，所述计算所述四叉树当前访问的结点对应的当前块与视窗平面交点的坐标范围，具体为：

将所述相机点分别与所述当前块对应的包围盒的角点连线，生成对应的直线，将直线与视窗平面相交，得到各角点对应的交点；

根据各交点，计算所述当前块在所述视窗平面上的坐标范围；

其中，若交点在直线的反向延长线上时，则将所述相机点以所述视窗平面为中心进行镜像，得到镜像相机点，并根据所述镜像相机点与对应角点生成的直线与所述视窗平面取交点。

3.如权利要求2所述的基于多分辨率LOD模型的曲面显示方法，其特征在于，在计算所述四叉树当前访问的结点对应的当前块与视窗平面交点的坐标范围之前，还包括：

判断层次遍历队列中是否还有未访问结点，若层次遍历队列中还有未访问结点，则取出一个未访问结点，并获取所述未访问结点对应的块范围尺寸，根据所述当前块的范围尺寸，生成对应的包围盒角点。

4.如权利要求1所述的基于多分辨率LOD模型的曲面显示方法，其特征在于，判断所述坐标范围在所述视窗平面上，包括：

若所述坐标范围在所述视窗平面上，则根据所述当前块的范围值与所述坐标范围，计算所述当前块经过透视变换后的比例，并根据所述比例和所述当前块的块密度，得到所述当前块的显示密度；

若所述坐标范围不在所述视窗平面上，则舍弃所属块及对应的子块。

5.如权利要求1所述的基于多分辨率LOD模型的曲面显示方法，其特征在于，所述根据所述当前块的显示密度，所述当前块是待显示块时，具体为：

判断所述显示密度是否不小于显示密度阈值，若所述显示密度不小于所述显示密度阈值，则所述当前块为待显示块；

若所述显示密度小于所述显示密度阈值，则判断所述当前块对应的结点的子结点是否均为空结点，若所述当前块对应的结点的子结点不全为空结点，则将所述结点的非空子结点压入层次遍历队列中；

若所述当前块对应的结点的子结点全为空结点，则所述当前块为待显示块。

6.如权利要求1所述的基于多分辨率LOD模型的曲面显示方法，其特征在于，还包括：

在所述第一视点为初始视点时，根据所述输入图像，获取图像的初始参数，包括：像素坐标系参数；

根据所述像素坐标系参数，计算构建基于多分辨率LOD的四叉树的各层级的点坐标系参数和对应的块坐标参数，并建立所述四叉树；

根据所述初始视点对应的初始化的曲面编号，建立第一新建曲面编号记录，并根据所述第一新建曲面编号记录和所述初始参数，计算点参数，包括：起始点、终止点、点间隔；

根据所述点参数，从所述输入图像中提取对应的点数据，生成第一三角剖面和渲染窗口内的第一展示部件，将所述第一展示部件对应的包含各待显示块的曲面展示内容写入缓存曲面记录中，并进行曲面显示。

7.如权利要求6所述的基于多分辨率LOD模型的曲面显示方法，其特征在于，在将所述第一展示部件对应的包含各待显示块的曲面展示内容写入缓存曲面记录中之前，还包括：

若所述缓存曲面记录的数量大于缓存阈值，且所述缓存曲面记录中第一条数据并非当前的展示部件对应的曲面展示内容的数据，则采用最近最少使用替换策略，将当前的展示部件对应的曲面展示内容的数据写入到所述缓存曲面记录中。

8.如权利要求1所述的基于多分辨率LOD模型的曲面显示方法，其特征在于，所述根据更新后的缓存唤醒记录进行曲面显示，包括：

判断修改后的缓存唤醒记录的附属属性是否修改，若所述附属属性被修改，则对所述附属属性进行更新；

根据更新后的附属属性，对修改后的缓存唤醒记录进行对应的唤醒和进行曲面显示。

9.如权利要求1所述的基于多分辨率LOD模型的曲面显示方法，其特征在于，所述当显示层级和显示块号均已缓存在内存中时，还包括：

当各显示层级和各显示块号不全缓存在内存中时，则将所述第一视点对应的曲面展示内容存储在第二新建曲面编号记录中，并为所述第二视点建立第三新建曲面编号记录，以使记录所述第二视点对应的曲面展示内容；

根据所述第三新建曲面编号记录，从所述输入图像中提取对应的点数据，生成第二三角剖面和渲染窗口内的第二展示部件，将所述第二展示部件对应的曲面展示内容写入缓存曲面记录中，并进行曲面显示。

10.一种基于多分辨率LOD模型的曲面显示系统，其特征在于，包括：

层次遍历模块，用于在当前的第一视点更新为第二视点时，获取视锥参数，并对根据输入图像建立的基于多分辨率LOD的四叉树进行层次遍历；

待显示块获取模块，用于遍历时，计算所述四叉树当前访问的结点对应的当前块与视窗平面交点的坐标范围，并当所述坐标范围在视窗平面上，且根据所述当前块的显示密度，确定所述当前块为待显示块时，记录所述当前块的显示层级和显示块号；其中，所述视锥参数包括：相机点的坐标、观察方向和向上方向，以及视窗平面的位置和法线；

曲面显示模块，用于当显示层级和显示块号均已缓存在内存中时，将显示层级和显示块号记录至缓存唤醒记录中进行更新，直到所述四叉树完成层次遍历，并根据更新后的缓存唤醒记录进行曲面显示。

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