專利名稱：面向網(wǎng)絡(luò)交互可視化的地面三維模型數(shù)據(jù)組織方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，特別涉及面向網(wǎng)絡(luò)交互三維可視化的大規(guī)模地面三維模 型數(shù)據(jù)組織方法。
背景技術(shù)：
大規(guī)模地面三維模型是基于網(wǎng)絡(luò)的三維地理環(huán)境可視化系統(tǒng)中重要的可視化內(nèi) 容，通過大規(guī)模地面三維模型的繪制，可以利用計(jì)算機(jī)構(gòu)建逼真的局部區(qū)域立體環(huán)境，可應(yīng) 用于城市規(guī)劃與評估等領(lǐng)域，是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)三維地理環(huán)境可視化系統(tǒng)中關(guān)鍵的技術(shù)問題。目前，在通常的方法中，一般采用客戶端本地加載方式，即三維模型數(shù)據(jù)存在于本 地，通過客戶端在三維可視化系統(tǒng)中載入大規(guī)模地面三維模型數(shù)據(jù)并且進(jìn)行繪制。而通過 網(wǎng)絡(luò)加載三維模型的方法在GoogleEarth中主要是基于KML方式描述三維模型的參數(shù)進(jìn)行 網(wǎng)絡(luò)傳輸，然后通過客戶端在三維可視化系統(tǒng)加載。通過網(wǎng)絡(luò)加載三維模型的方法雖然能 夠有效地從網(wǎng)絡(luò)加載三維模型，但是和客戶端加載方式的缺點(diǎn)一樣，沒有利用三維可視化 調(diào)度的特點(diǎn)進(jìn)行模型的有效組織和調(diào)度，對于大規(guī)模地面三維模型的加載效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是提供一種面向網(wǎng)絡(luò)交互可視化的地面三維模型數(shù)據(jù)組 織方法，以便保持模型復(fù)雜性的同時(shí)，能夠利用地形數(shù)據(jù)調(diào)度的特點(diǎn)，進(jìn)行有效的索引和調(diào) 度，提高大規(guī)模三維模型的網(wǎng)絡(luò)加載和可視化效率。本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種面向網(wǎng)絡(luò)交互可視化的地面三維模型數(shù)據(jù)組織方 法，包括以下步驟步驟1，對于原始的地面三維模型數(shù)據(jù)文件進(jìn)行預(yù)處理，即將原始的地面三維模型 數(shù)據(jù)文件所提供三維模型數(shù)據(jù)分解為多個(gè)三維模型個(gè)體，所述三維模型個(gè)體對應(yīng)于現(xiàn)實(shí)世 界中具有獨(dú)立屬性的實(shí)際個(gè)體；提取三維模型個(gè)體的地面中心點(diǎn)，將三維模型個(gè)體的坐標(biāo) 轉(zhuǎn)換為以其地面中心點(diǎn)為坐標(biāo)中心原點(diǎn)的相對坐標(biāo)；步驟2，對所有三維模型個(gè)體的地面中心點(diǎn)進(jìn)行索引組織，建立三維模型格網(wǎng)索 弓丨，三維模型格網(wǎng)索引中格網(wǎng)間距的大小同地形數(shù)據(jù)的格網(wǎng)間距保持一致；步驟3，通過網(wǎng)絡(luò)三維可視化客戶端對三維模型格網(wǎng)索引所提供格網(wǎng)數(shù)據(jù)做優(yōu)化 處理并調(diào)度顯示三維模型個(gè)體。本發(fā)明所提供方法將基于外部生成的三維模型數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分解，對分解后的 具有獨(dú)立屬性的三維模型個(gè)體提取其地面中心點(diǎn)，并且以此點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn) 化；對所有的三維模型地面中心點(diǎn)建立與地形格網(wǎng)間距一致的格網(wǎng)索引；網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下三維 客戶端加載模型數(shù)據(jù)時(shí)，可以先根據(jù)地形的調(diào)度加載對應(yīng)的格網(wǎng)索引數(shù)據(jù)，然后根據(jù)視野 裁剪條件對格網(wǎng)索引中的模型地面中心點(diǎn)進(jìn)行可見性判斷，并且根據(jù)繪制條件從網(wǎng)絡(luò)加載 對應(yīng)LOD級(jí)別的中心點(diǎn)符合可視條件的三維模型。因此，本發(fā)明可以在不改變模型的數(shù)據(jù) 和組織方式的情況下，建立符合網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)調(diào)度和可視化的模型索引，有效實(shí)現(xiàn)模型的LOD
3多級(jí)調(diào)度與繪制。在整個(gè)三維模型的網(wǎng)絡(luò)加載與可視化過程中，由于在初期對基于三維模 型的格網(wǎng)索引數(shù)據(jù)進(jìn)行了有效的可視化裁剪，大量減少了同時(shí)從網(wǎng)絡(luò)一次性加載過多模型 的數(shù)據(jù)量，精確地加載在可視條件范圍內(nèi)的模型，從而提高了模型的加載效率，提高了場景 的渲染速度，同時(shí)，基于索引加載模型個(gè)體，有利于在加載時(shí)根據(jù)視點(diǎn)等相關(guān)條件選擇性調(diào) 用不同級(jí)別的模型個(gè)體，實(shí)現(xiàn)了模型的LOD分級(jí)加載與顯示，可視化效果能夠達(dá)到最優(yōu)，它 對提高基于網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模地面三維模型可視化效率具有重要的意義，并且將使網(wǎng)絡(luò)三維空 間信息可視化系統(tǒng)在在其它行業(yè)的廣泛推廣具有重要的價(jià)值，這也是本發(fā)明的重大意義。


圖1為四叉樹格式劃分示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明技術(shù)方案。步驟一，原始的地面三維模型數(shù)據(jù)文件預(yù)處理。實(shí)施例包括以下具體步驟步驟1. 1創(chuàng)建兩個(gè)數(shù)組，分別用來存儲(chǔ)文件中的模板信息和模型信息。步驟1.2創(chuàng)建一個(gè)圖容器，用來存儲(chǔ)材質(zhì)信息，并將材質(zhì)名稱設(shè)為圖容器的關(guān)鍵字。步驟1. 3讀入原始.χ文件，該文件為包含多個(gè)單個(gè)模型的大文件，如一個(gè)場景內(nèi) 的所有模型。本發(fā)明將單個(gè)模型稱為三維模型個(gè)體，每個(gè)三維模型個(gè)體對應(yīng)于現(xiàn)實(shí)世界中 一個(gè)具有獨(dú)立屬性的實(shí)際個(gè)體，例如房子、路。步驟1. 4將大文件的模板信息和各個(gè)單個(gè)模型信息存入兩個(gè)數(shù)組，將材質(zhì)信息存 入圖容器中，并以材質(zhì)名稱為圖容器的關(guān)鍵字。步驟1. 5輸出單個(gè)模型.χ文件時(shí)，直接輸出大文件的模板信息與單個(gè)模型信息。 之后通過查找圖容器中的關(guān)鍵字，將材質(zhì)信息插入單個(gè)模型的.X文件中。步驟1.6提取三維模型個(gè)體的地面中心點(diǎn)(簡稱模型中心點(diǎn))，將三維模型的坐標(biāo) 轉(zhuǎn)換為以該點(diǎn)為坐標(biāo)中心原點(diǎn)的相對坐標(biāo)；步驟二 模型數(shù)據(jù)的分塊。實(shí)施例包括以下具體步驟步驟2. 1. 1 從原始模型數(shù)據(jù)附帶的模型屬性文件中讀取每一個(gè)模型的經(jīng)緯度坐 標(biāo)。此過程需對模型文件進(jìn)行預(yù)處理，當(dāng)模型文件不是以單個(gè)模型為一個(gè)文件，而是一個(gè)文 件包含了一個(gè)場景內(nèi)的多個(gè)模型時(shí)，則需要步驟一的三維模型文件預(yù)處理，將其分解為對 應(yīng)于現(xiàn)實(shí)世界中具有獨(dú)立屬性個(gè)體的多個(gè)三維模型文件。步驟2. 1.2 以全球范圍為一個(gè)正方形，對該正方形逐層進(jìn)行四分切分。如附圖 1。正方形中心點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，即0°經(jīng)度與0°緯度，正方形上下邊分別為北緯90°和南緯 90°，正方形左右邊分別為西經(jīng)180°和東經(jīng)180°。將正方形逐層進(jìn)行四分切分，對切分 出的每一個(gè)塊進(jìn)行編碼，自行設(shè)定的編碼方式為層數(shù)-行數(shù)-列數(shù)。例如，將第一層正方 形二次切分后，第二層中四個(gè)分塊編碼分別為2-1-1、2-1-2、2-2-1、2-2-2 ；三次切分后，第 三層中最左上角的分塊編碼為3-1-1。該切分方法與地形數(shù)據(jù)切分方法相同，即同一點(diǎn)的地 形數(shù)據(jù)與模型數(shù)據(jù)有著相同的分塊編碼。步驟2. 1.3 由于模型數(shù)據(jù)是構(gòu)造在地球表面，所以將模型數(shù)據(jù)指定為上述分塊的第14層，按照步驟2. 1. 2的全球切分方式，這一層將地表分為214X214塊。以模型經(jīng)緯 度坐標(biāo)為參數(shù)，計(jì)算出此經(jīng)緯度點(diǎn)即單個(gè)模型中心點(diǎn)所在分塊的行數(shù)和列數(shù)。行數(shù)計(jì)算公式為
權(quán)利要求
1. 一種面向網(wǎng)絡(luò)交互可視化的地面三維模型數(shù)據(jù)組織方法，包括以下步驟步驟1，對 于原始的地面三維模型數(shù)據(jù)文件進(jìn)行預(yù)處理，即將原始的地面三維模型數(shù)據(jù)文件所提供三 維模型數(shù)據(jù)分解為多個(gè)三維模型個(gè)體，所述三維模型個(gè)體對應(yīng)于現(xiàn)實(shí)世界中具有獨(dú)立屬性 的實(shí)際個(gè)體；提取三維模型個(gè)體的地面中心點(diǎn)，將三維模型個(gè)體的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為以其地面中 心點(diǎn)為坐標(biāo)中心原點(diǎn)的相對坐標(biāo)；步驟2，對所有三維模型個(gè)體的地面中心點(diǎn)進(jìn)行索引組 織，建立三維模型格網(wǎng)索引，三維模型格網(wǎng)索引中格網(wǎng)間距的大小同地形數(shù)據(jù)的格網(wǎng)間距 保持一致；步驟3，通過網(wǎng)絡(luò)三維可視化客戶端對三維模型格網(wǎng)索引所提供格網(wǎng)數(shù)據(jù)做優(yōu) 化處理并調(diào)度顯示三維模型個(gè)體。
全文摘要
面向網(wǎng)絡(luò)交互可視化的地面三維模型數(shù)據(jù)組織方法將基于外部生成的三維模型數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分解，對分解后的具有獨(dú)立屬性的三維模型個(gè)體提取其地面中心點(diǎn)，并且以此點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化；對所有的三維模型地面中心點(diǎn)建立與地形格網(wǎng)間距一致的格網(wǎng)索引；網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下三維客戶端加載模型數(shù)據(jù)時(shí)，從網(wǎng)絡(luò)加載對應(yīng)LOD級(jí)別的中心點(diǎn)符合可視條件的三維模型。這種加載方式能夠最大減少網(wǎng)絡(luò)模型一次性加載的數(shù)據(jù)量，同時(shí)能夠基于視覺條件調(diào)用對應(yīng)LOD級(jí)別的地面三維模型，能很大程度提高網(wǎng)絡(luò)三維可視化系統(tǒng)中大規(guī)模三維模型的加載與繪制效率，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)三維可視化系統(tǒng)在各行業(yè)的深入應(yīng)用。
文檔編號(hào)G06T15/00GK102142155SQ20101010764
公開日2011年8月3日 申請日期2010年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月2日
發(fā)明者戴雪峰, 杜凱, 熊漢江, 鄭先偉, 龔健雅 申請人:武漢大學(xué)