CN106296779A - 一种三维模型渲染显示方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了三维模型渲染显示方法，包括：根据当前视点的位置信息，判断建立的三维模型中每个子块的根节点是否可见；三维模型按照三维坐标方向进行了分块，分成多个子块，且每个子块预先根据各自的层级和数据量信息生成有各自对应的自适应树LOD；根据自适应树LOD，从可见的根节点开始递归遍历子树，对根节点下的所有节点进行LOD的可见性判断，按照层级逐层对根节点下的所有节点进行可见性判断和LOD精度测试，得出满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级；加载满足要求的所述层级对应的模型数据，对三维模型进行渲染显示。本发明还公开了一种三维模型渲染显示***，采用本发明，可解决现有技术中LOD策略的缺陷。

Description

一种三维模型渲染显示方法及***

技术领域

本发明涉及计算机网络通信领域，尤其涉及一种三维模型渲染显示方法及三维模型渲染显示***。

背景技术

由于对三维模型进行渲染时，一般需要对三维模型数据从粗到近，从低level到高level逐级请求并渲染；当三维模型比较精细时，对网速和内存的要求比较高，否则很难达到流畅的效果，因此现有技术中往往通过浏览器控件或客户端软件的方式来实现远程浏览三维模型，即用户需要安装插件或软件。

然而，随着html5及WebGL的发展，在浏览器上直接浏览三维模型成为可能。WebGL是一项利用JavaScript API呈现3D电脑图形的技术，有别于过往需加装浏览器插件，通过WebGL的技术，只需要编写网页代码即可实现3D图像的展示。

对于高精度三维模型，例如三维建筑物，它们的特点是地理范围小，采样精度高，数据量大。当前常用的方案是简单分块多细节层次(LOD，Levels ofDetial)或自适应分块的模型数据来实现三维模型的渲染。

如图1示出的现有技术中简单分块LOD的数据结构示意图，可以将三维模型初始划分为i*j*k个子块，图1中以只列出三个子块(块0、块1和块2)为例，每个子块根据LOD需要，再生成n个层级level对应的节点数据，渲染时，根据视点远近直接选定目标子块、目标level的节点数据进行绘制。然而，当模型精度较高时，初始分块数据就可能过大(顶点数过多或纹理过大)；如果为了保证单个子块的数据量，就得划分过多的子块，导致可见对象数目过多，在绘制时帧率会明显下降，并对通过WebGL来实现远程浏览三维模型造成更加明显的影响。因此这种方法无法适应高精度模型的远程可视化。

如图2示出的现有技术中自适应树LOD的数据结构示意图，将最粗糙的原始模型，即level＝0的三维模型作为根节点，然后根据数据复杂度的需要，在level＝1时，将模型划分为1～k个子块，以此类推，形成了一颗自适应树。每个节点除了记录对应的模型数据(几何数据及纹理数据)外，还需要记录它的子树信息。然而，由于树的结构记录在节点数据中，所以必须从根节点逐级请求数据，才能找到并显示目标level的模型数据，网络流量大、内存消耗高、显示速度慢，很难适应当前移动互联网的需要。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种三维模型渲染显示方法及三维模型渲染显示***，可解决现有技术中LOD策略的缺陷，适用于高精度三维模型的可视化。

为了解决上述技术问题，本发明实施例第一方面公开了一种三维模型渲染显示方法，包括：

根据当前视点的位置信息，判断建立的三维模型中每个子块的根节点是否可见；所述三维模型按照三维坐标方向进行了分块，分成多个子块，且每个子块预先根据各自的层级和数据量信息生成有各自对应的自适应树多细节层次LOD；

根据所述自适应树LOD，从可见的根节点开始递归遍历子树，按照层级逐层对所述根节点下的所有节点进行可见性判断和LOD精度测试，得出满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级；

加载满足要求的所述层级对应的模型数据，对三维模型进行渲染显示。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，通过预设的元数据文件对所述三维模型的基本信息，所述自适应树LOD的树形结构信息以及每个节点的瓦片Tile信息进行存储；

所述根据当前视点的位置信息，判断建立的三维模型中每个子块的根节点是否可见之前，还包括：通过请求所述元数据文件，在内存中重建三维模型的节点构成的树形结构。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述分块中的节点对应的几何数据和纹理数据分别通过独立的文件进行存储；

所述加载满足要求的所述层级对应的模型数据，对三维模型进行渲染显示包括：根据得出的满足要求的所述层级对应的模型数据，从所述独立的文件中进行提取并进行加载，对三维模型进行渲染显示。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，判断出子块中可见的根节点之后，所述根据所述自适应树LOD，从可见的根节点开始递归遍历子树之前，还包括：

判断所述可见的根节点是否标识绘制过；

当判断结果为否时，请求并绘制所述可见的根节点。

结合第一方面，在第四种可能的实现方式中，所述按照层级逐层对所述根节点下的所有节点进行可见性判断和LOD精度测试，得出满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级，包括：

将所述可见根节点的下一层级节点作为当前层级节点，判断所述当前层级节点是否可见；

当判断结果为是时，对所述当前层级节点进行LOD精度测试，分析是否满足LOD精度要求；

当分析结果为是时，则所述当前层级为满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级；当分析结果为否时，则将所述当前层级节点的下一层级节点作为更新的当前层级节点，并重复执行所述判断所述当前层级节点是否可见的步骤，直到得出满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级。

结合第一方面，或者第一方面的第一种可能的实现方式，或者第一方面的第二种可能的实现方式，或者第一方面的第三种可能的实现方式，或者第一方面的第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，当所述视点的位置或视角发生变化需要进行场景切换时，得出满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级从层级i变化到层级j，其中所述i和j为正整数，且j大于i；

所述加载满足要求的所述层级对应的模型数据包括：

根据满足要求节点的所属子块对应的自适应树LOD，分析所述层级i到所述层级j之间是否存在分叉树；

当分析结果为否时，跨级直接请求加载所述层级j对应的模型数据；当分析结果为是时，请求加载从所述层级i往下的第一个分叉树所对应的模型数据。

结合第一方面的第五种可能的实现方式，，在第六种可能的实现方式中，加载了所述层级j对应的模型数据，完成对三维模型的渲染显示后，将所述上一层级对应的模型数据进行卸载。

结合第一方面的第五种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，当多个子块中的节点需要同时从层级i变化到层级j时，所述加载满足要求的所述层级对应的模型数据，包括：

判断从层级i到层级j经过的层级数量是否到达预设阈值；

当判断结果为是时，按照预设的间隔层级数，逐层加载层级对应的模型数据，并当所述多个子块的节点都完成加载当前层级对应的模型数据后，才间隔所述间隔层级数加载下一层级对应的模型数据。

本发明实施例第二方面公开了一种三维模型渲染显示***，包括：

可见判断模块，用于根据当前视点的位置信息，判断建立的三维模型中每个子块的根节点是否可见；所述三维模型按照三维坐标方向进行了分块，分成多个子块，且每个子块预先根据各自的层级和数据量信息生成有各自对应的自适应树多细节层次LOD；

判断测试模块，用于根据所述自适应树LOD，从可见的根节点开始递归遍历子树，按照层级逐层对所述根节点下的所有节点进行可见性判断和LOD精度测试，得出满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级；

加载显示模块，用于加载满足要求的所述层级对应的模型数据，对三维模型进行渲染显示。

结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，通过预设的元数据文件对所述三维模型的基本信息，所述自适应树LOD的树形结构信息以及每个节点的瓦片Tile信息进行存储；

所述***还包括：

请求重建模块，用于在所述可见判断模块根据当前视点的位置信息，判断建立的三维模型中每个子块的根节点是否可见之前，通过请求所述元数据文件，在内存中重建三维模型的节点构成的树形结构。

结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述分块中的节点对应的几何数据和纹理数据分别通过独立的文件进行存储；

所述加载显示模块具体用于根据得出的满足要求的所述层级对应的模型数据，从所述独立的文件中进行提取并进行加载，对三维模型进行渲染显示。

结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，还包括：

绘制判断模块，用于在所述可见判断模块判断出子块中可见的根节点之后，所述根据所述自适应树LOD，从可见的根节点开始递归遍历子树之前，判断所述可见的根节点是否标识绘制过；

请求绘制模块，用于当所述绘制判断模块的判断结果为否时，请求并绘制所述可见的根节点。

结合第二方面，在第四种可能的实现方式中，所述判断测试模块包括：

可见判断单元，用于将所述可见根节点的下一层级节点作为当前层级节点，判断所述当前层级节点是否可见；

精度测试分析单元，用于当所述可见判断单元的判断结果为是时，对所述当前层级节点进行LOD精度测试，分析是否满足LOD精度要求；

分析结果处理单元，用于当所述精度测试分析单元的分析结果为是时，则所述当前层级为满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级；当所述精度测试分析单元的分析结果为否时，则将所述当前层级节点的下一层级节点作为更新的当前层级节点，并触发所述可见判断单元重复执行所述判断所述当前层级节点是否可见的步骤，直到得出满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级。

结合第二方面，或者第二方面的第一种可能的实现方式，或者第二方面的第二种可能的实现方式，或者第二方面的第三种可能的实现方式，或者第二方面的第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，当所述视点的位置或视角发生变化需要进行场景切换时，所述判断测试模块得出满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级从层级i变化到层级j，其中所述i和j为正整数，且j大于i；

所述加载显示模块包括：

分叉树分析单元，用于根据满足要求节点的所属子块对应的自适应树LOD，分析所述层级i到所述层级j之间是否存在分叉树；

分析处理单元，用于当所述分叉树分析单元的分析结果为否时，跨级直接请求加载所述层级j对应的模型数据；当所述分叉树分析单元的分析结果为是时，请求加载从所述层级i往下的第一个分叉树所对应的模型数据。

结合第二方面的第五种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，还包括：

数据卸载模块，用于在所述分析处理单元加载了所述层级j对应的模型数据，完成对三维模型的渲染显示后，将所述上一层级对应的模型数据进行卸载。

结合第二方面的第五种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，当多个子块中的节点需要同时从层级i变化到层级j时，所述加载显示模块包括：

阈值判断单元，用于判断从层级i到层级j经过的层级数量是否到达预设阈值；

逐层加载单元，用于当所述阈值判断单元的判断结果为是时，按照预设的间隔层级数，逐层加载层级对应的模型数据，并当所述多个子块的节点都完成加载当前层级对应的模型数据后，才间隔所述间隔层级数加载下一层级对应的模型数据。

本发明实施例第三方面公开了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有程序，所述程序执行时包括本发明实施例第一方面、或者第一方面的第一种可能的实现方式，或者第一方面的第二种可能的实现方式，或者第一方面的第三种可能的实现方式，或者第一方面的第四种可能的实现方式，或者第一方面的第五种可能的实现方式，或者第一方面的第六种可能的实现方式，或者第一方面的第七种可能的实现方式中的三维模型渲染显示方法的全部步骤。

实施本发明实施例，三维模型按照三维坐标方向进行了分块，分成多个子块，且每个子块预先根据各自的层级和数据量信息生成有各自对应的自适应树LOD，只针对可见子块的自适应树LOD，从可见的根节点开始递归遍历子树，按照层级逐层对所述根节点下的所有节点进行可见性判断和LOD精度测试，得出满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级，避免了现有技术中简单分块LOD划分过多的子块时导致绘制时帧率会明显下降的问题，又解决了现有技术中自适应树LOD必须从根节点逐级请求数据造成的显示速度慢的技术问题；并且可以通过请求预设的元数据文件来创建树结构，可以实现跨级请求目标level的Tile，不需要逐级请求数据，节省了大量网络请求和数据传输，加快了渲染显示速度和更新速度。另外，当三维模型多个局部的需要变化的层级数量达到预设阈值，则按照预设的间隔层级数，逐层加载层级对应的模型数据，从而实现该多个局部的同步更新，避免了三维模型中一些子块的显示很精细但另一些子块的显示很粗糙的问题，大大提高了从模糊快速变成清晰的整体视觉效果，提升了三维模型渲染显示的更新效率，既可以用WebGL实现在浏览器直接浏览，也支持用opengl ES开发App来可视化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中简单分块LOD的数据结构示意图；

图2是现有技术中自适应树LOD的数据结构示意图；

图3是本发明实施例提供的三维模型渲染显示方法的流程示意图；

图4是本发明实施例提供的分块自适应树的数据结构示意图；

图5a是本发明提供的三维模型渲染显示方法的另一实施例的流程示意图；

图5b是本发明实施例提供的可见性判断和LOD精度测试的方法流程示意图；

图6是本发明实施例提供的加载模型数据的方法流程示意图；

图7是本发明实施例提供的三维模型渲染显示***的结构示意图；

图8是本发明提供的三维模型渲染显示***的另一实施例的结构示意图；

图9是本发明提供的三维模型渲染显示***的另一实施例的结构示意图；

图10是本发明实施例提供的判断测试模块的结构示意图；

图11是本发明实施例提供的加载显示模块的结构示意图；

图12是本发明提供的三维模型渲染显示***的另一实施例的结构示意图；

图13是本发明提供的加载显示模块的另一实施例的结构示意图；

图14是本发明提供的三维模型渲染显示***的另一实施例的结构示意图。

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作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。

下面结合图3至图6来详细说明本发明三维模型渲染显示方法的具体实施方式，说明如何进行三维模型渲染显示：

图3示出了本发明实施例提供的三维模型渲染显示方法的流程示意图，包括：

步骤S300：根据当前视点的位置信息，判断建立的三维模型中每个子块的根节点是否可见；

具体地，本发明实施例中的三维模型按照三维坐标方向进行了分块，分成多个子块，且每个子块预先根据各自的层级和数据量信息生成有各自对应的自适应树多细节层次LOD；如图4示出的本发明实施例提供的分块自适应树的数据结构示意图，可以将三维模型从x、y、z三个方向进行初始分块，分为i*j*k个子块(block)，即可以分为2个、4个或8个等等的子块，图4中以只列出三个子块(块0、块1和块2)为例，其中每个子块对应一个唯一的块标识blockID。每个子块可以具体根据level和数据复杂度细形成一颗自适应树，每个level的节点可能有多个，因此节点在当前level下还需要记录自身的标识ID号才能唯一标识一个节点，那么整个三维模型的不同level的节点形成了一个森林状(如图4所示)

需要说明的是，本发明实施例在制作数据时，可以尽量控制每个节点的分支越少越好，这样可以提高加载效率。另外，还可以控制三维模型的初始分块数量，避免可见对象数目过多时降低绘制时的帧率。

步骤S302：根据所述自适应树LOD，从可见的根节点开始递归遍历子树，按照层级逐层对所述根节点下的所有节点进行可见性判断和LOD精度测试，得出满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级；

具体地，对于步骤S300中判断出的不可见的子块，无需执行该子块下节点的可见性判断，步骤S302只对判断出可见的子块下节点作的可见性判断。详细地根据自适应树LOD，从可见的根节点开始递归遍历子树，按照层级逐层对所述根节点下的所有节点进行可见性判断和LOD精度测试，当节点既满足可见性判断，又达到LOD精度测试的精度要求时，那么该节点对应的层级即为满足要求的层级，表明需要加载该层级对应的模型数据，进行渲染显示；例如按照层级逐层对所述根节点下的所有节点进行可见性判断和LOD精度测试，直到level7的节点才既满足可见性判断，又达到LOD精度测试的精度要求，那么level7即为满足要求的层级。

步骤S304：加载满足要求的所述层级对应的模型数据，对三维模型进行渲染显示。

具体地，例如经过步骤S302分析得出该根节点下的节点需要显示level7的精度，那么加载该根节点下的level7所对应的节点的模型数据，并完成三维模型的渲染显示。

实施本发明实施例，三维模型按照三维坐标方向进行了分块，分成多个子块，且每个子块预先根据各自的层级和数据量信息生成有各自对应的自适应树LOD，只针对可见子块的自适应树LOD，从可见的根节点开始递归遍历子树，按照层级逐层对所述根节点下的所有节点进行可见性判断和LOD精度测试，得出满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级，避免了现有技术中简单分块LOD划分过多的子块时导致绘制时帧率会明显下降的问题，又解决了现有技术中自适应树LOD必须从根节点逐级请求数据造成的显示速度慢的技术问题，提升了三维模型渲染显示的更新效率。

进一步地，本发明实施例通过预设的元数据文件对所述三维模型的基本信息，所述自适应树LOD的树形结构信息以及每个节点的瓦片Tile信息进行存储；并且分块中的节点对应的几何数据和纹理数据分别通过独立的文件进行存储；具体地：

本发明实施例将模型数据与树形结构信息分开存储，该模型数据包括每个节点对应的几何数据和纹理数据，树形结构信息包括三维模型基本信息、自适应树LOD的树形结构信息以及每个节点的Tile信息；可以通过预先建立的元数据文件来存储该树形结构信息，其中存储的三维模型基本信息可以版本号、外包、子块数量、最大层级maxlevel；以及将三维模型分成的每个子块的x、y、z三维坐标，标识ID，节点从属的父节点标识parentID，和外包信息等。而每个节点对应的几何数据用独立的文件记录存储，每个节点对应的纹理数据用另外一个独立的文件记录存储，

再进一步地，结合图5a示出的本发明提供的三维模型渲染显示方法的另一实施例的流程示意图，包括：

步骤S500：通过请求元数据文件，在内存中重建三维模型的节点构成的树形结构；

具体地，请求上述预先设置的存储有三维模型的基本信息，自适应树LOD的树形结构信息以及每个节点的瓦片Tile信息的元数据文件，在内存中可以重建模型的节点构成的树形结构，即节点森林。

步骤S502：根据当前视点的位置信息，判断建立的三维模型中每个子块的根节点是否可见；

具体地，可以参考上述图3实施例中的步骤S300，这里不再赘述。

步骤S504：判断所述可见的根节点是否标识绘制过；

具体地，可以先判断可见的根节点是否标识绘制过，当判断结果为否时，即没有绘制过时，则执行步骤S506，即可立即请求并绘制，这样可以保证用户可以迅速看见三维模型。当判断结果为是时，则直接执行步骤S508。

步骤S506：请求并绘制所述可见的根节点；

步骤S508：根据所述自适应树LOD，从可见的根节点开始递归遍历子树，按照层级逐层对所述根节点下的所有节点进行可见性判断和LOD精度测试，得出满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级；

具体地，可以参考上述图3实施例中的步骤S302，这里不再赘述。

步骤S510：根据满足要求的所述层级对应的模型数据，从所述独立的文件中进行提取并进行加载，对三维模型进行渲染显示。

具体地，例如经过步骤S508分析得出某节点对应需要显示的层级为level7，那么从存储有该节点level7对应的模型数据的独立文件中提取模型数据并进行加载，可理解的是，所有满足要求的节点对应层级都按照步骤S510的方式进行提取并加载对应的模型数据，最终完成了对三维模型的渲染显示。

再进一步地，结合图5b示出的本发明实施例提供的可见性判断和LOD精度测试的方法流程示意图，详细说明本发明如何按照层级逐层对所述根节点下的所有节点进行可见性判断和LOD精度测试，包括：

步骤S5000：将所述可见根节点的下一层级节点作为当前层级节点；

具体地，从可见的根节点开始递归遍历子树，将该可见根节点的下一层级节点作为当前层级节点。

步骤S5002：判断所述当前层级节点是否可见；

具体地，根据当前视点的位置以及视角，采用预设的可见性算法判断当前层级节点是否可见，当判断结果为是时，执行步骤S5004；当判断结果为否时，则结束处理，或者只显示该可见根节点，或者当该可见根节点有多个下一层级节点时，分别将其他下一层级节点作为当前层级节点，然后执行步骤S5002。

步骤S5004：对所述当前层级节点进行LOD精度测试，分析是否满足LOD精度要求；

具体地，采用预设的LOD精度测试算法对当前层级节点进行LOD精度测试分析是否满足LOD精度要求，当分析结果为是时，执行步骤S5006；当分析结果为否时，执行步骤S5008；

步骤S5006：所述当前层级为满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级；

步骤S5008：将所述当前层级节点的下一层级节点作为更新的当前层级节点；

具体地，当分析出当前层级节点不满足LOD精度要求，即需要分析当前层级节点的下一层级节点是否满足可见性和LOD精度要求，那么将当前层级节点的下一层级节点作为更新的当前层级节点，重复执行步骤S5002，直到得出满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级。

再进一步地，下面结合图6示出的本发明实施例提供的加载模型数据的方法流程示意图，详细地说明当视点的位置或视角发生变化需要进行场景切换时，如何加载满足要求的所述层级对应的模型数据，包括：

步骤S600：根据满足要求节点的所属子块对应的自适应树LOD，分析所述层级i到所述层级j之间是否存在分叉树；

具体地，当视点的位置或视角发生变化需要进行场景切换时，得出满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级从层级i变化到层级j，其中所述i和j为正整数，且j大于i；那么可以根据满足要求节点的所属子块对应的自适应树LOD，即根据如图4示出的本发明分块自适应树的数据结构示意图，分析从层级i到层级j之间是否存在分叉树，当分析结果为否时，则执行步骤S602，否则，执行步骤S604。

步骤S602：跨级直接请求加载所述层级j对应的模型数据；

具体地，当分析出层级i到层级j不存在分叉树时，可以不请求层级i到层级j之间的过渡数据，跨级直接请求加载第层级j的模型数据，因此当j大于i时，有可能有1～n个节点数据，其中n＝j-i，但只需请求1个节点数据，即直接请求加载第层级j的模型数据即可。

步骤S604：请求加载从所述层级i往下的第一个分叉树所对应的模型数据。

具体地，若从层级i变化到层级j之间存在分叉树，例如从层级i到层级j之间存在两个分叉树，层级i往下的第一个分叉树为到层级k，第二个分叉树到层级h，那么先请求直接加载到层级k对应的模型数据，再请求加载到层级h对应的模型数据，最终请求加载到层级j对应的模型数据。

再进一步地，本发明实施例在加载了所述层级j对应的模型数据，完成对三维模型的渲染显示后，将所述上一层级对应的模型数据进行卸载。即例如上一层级为leveli那么在完成对三维模型的渲染显示后，将leveli对应的模型数据进行卸载。需要说明的是，本发明实施例对当前层级对应的模型数据进行了加载后，可以将上一层级对应的模型数据进行卸载，以节省内存和显存消耗。

再进一步地，当多个子块中需要显示的节点需要同时从层级i变化到层级j时，本发明实施例中的加载所述计算出的层级对应的模型数据还可以包括：判断从层级i到层级j经过的层级数量是否到达预设阈值；当判断结果为是时，按照预设的间隔层级数，逐层加载层级对应的模型数据，并当所述多个子块需要显示的节点都完成加载当前层级对应的模型数据后，才间隔所述间隔层级数加载下一层级对应的模型数据。具体地：

当多个子块中需要显示的节点需要同时从层级i变化到层级j，且模型的最大层级maxLevel比较大时，即从层级i到层级j经过的层级数量比较大时，为了避免有的子块已经请求并显示了精细数据(level较大)，而其他子块还很粗糙(level较小)的问题，本发明实施例可以预先设置一个阈值，如该阈值为12，那么当判断出从层级i到层级j经过的层级数量到达该预设阈值12时，那么按照预设的间隔层级数，逐层加载层级对应的模型数据；例如预设的间隔层级数4，并当所述多个子块需要显示的节点都完成加载当前层级对应的模型数据后，才间隔所述间隔层级数加载下一层级对应的模型数据。举例进行说明：

假设maxLevel＝12，预设的间隔层级数为4，而从层级i到层级j经过的层级数量为14，即达到阈值12时，第0、4、8、12为必须显示的重要节点，即当前帧显示的是第0层级数据，下一帧的显示目标是第14层级数据，那么本发明实施例需要等待各个子块的节点都请求并显示level＝4的模型数据后，并标记其显示过后，再请求所有的子块的level＝8的数据，显示完成后再请求第12级的数据，并显示level＝12的模型数据后再请求所有的子块的level＝14的数据，从而避免有的子块已经显示到第14级，而有的子块还在第0级的情况。

需要说明的是，本发明实施例的预设阈值不限于12，还可以为14、16等，可以根据用户的经验或具体情况来进行设置，本发明不作限制；预设的间隔层级数也不限于4，还可以设为3或5等，本发明同样不作限制。优选地，本发明实施例中预设的间隔层级数不大于4，还可以为2或3等，以避免三维模型数据显示时精度跨越严重，影响显示效果。

实施本发明实施例，三维模型按照三维坐标方向进行了分块，分成多个子块，且每个子块预先根据各自的层级和数据量信息生成有各自对应的自适应树LOD，只针对可见子块的自适应树LOD，从可见的根节点开始递归遍历子树，按照层级逐层对所述根节点下的所有节点进行可见性判断和LOD精度测试，得出满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级，避免了现有技术中简单分块LOD划分过多的子块时导致绘制时帧率会明显下降的问题，又解决了现有技术中自适应树LOD必须从根节点逐级请求数据造成的显示速度慢的技术问题；并且可以通过请求预设的元数据文件来创建树结构，可以实现跨级请求目标level的Tile，不需要逐级请求数据，节省了大量网络请求和数据传输，加快了渲染显示速度和更新速度。另外，当三维模型多个局部的需要变化的层级数量达到预设阈值，则按照预设的间隔层级数，逐层加载层级对应的模型数据，从而实现该多个局部的同步更新，避免了三维模型中一些子块的显示很精细但另一些子块的显示很粗糙的问题，大大提高了从模糊快速变成清晰的整体视觉效果，提升了三维模型渲染显示的更新效率，既可以用WebGL实现在浏览器直接浏览，也支持用opengl ES开发App来可视化。

为了便于更好地实施本发明实施例的上述方案，本发明还对应提供了一种三维模型渲染显示***，如图7示出的本发明实施例提供的三维模型渲染显示***的结构示意图，三维模型渲染显示***70可以包括：可见判断模块700、判断测试模块702和加载显示模块704，其中

可见判断模块700用于根据当前视点的位置信息，判断建立的三维模型中每个子块的根节点是否可见；所述三维模型按照三维坐标方向进行了分块，分成多个子块，且每个子块预先根据各自的层级和数据量信息生成有各自对应的自适应树多细节层次LOD；

判断测试模块702用于根据所述自适应树LOD，从可见的根节点开始递归遍历子树，按照层级逐层对所述根节点下的所有节点进行可见性判断和LOD精度测试，得出满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级；

加载显示模块704用于加载满足要求的所述层级对应的模型数据，对三维模型进行渲染显示。

具体地，本发明实施例通过预设的元数据文件对所述三维模型的基本信息，所述自适应树LOD的树形结构信息以及每个节点的瓦片Tile信息进行存储；如图8示出的本发明提供的三维模型渲染显示***的另一实施例的结构示意图，三维模型渲染显示***70包括可见判断模块700、判断测试模块702和加载显示模块704外，还可以包括请求重建模块706，用于在可见判断模块700根据当前视点的位置信息，判断建立的三维模型中每个子块的根节点是否可见之前，通过请求所述元数据文件，在内存中重建三维模型的节点构成的树形结构。

进一步地，本发明实施例分块中的节点对应的几何数据和纹理数据分别通过独立的文件进行存储；加载显示模块704具体可以用于根据得出的满足要求的所述层级对应的模型数据，从所述独立的文件中进行提取并进行加载，对三维模型进行渲染显示。

再进一步地，如图9示出的本发明提供的三维模型渲染显示***的另一实施例的结构示意图，三维模型渲染显示***70包括可见判断模块700、判断测试模块702、加载显示模块704和请求重建模块706外，还可以包括绘制判断模块708和请求绘制模块7010，其中

绘制判断模块708用于在可见判断模块700判断出子块中可见的根节点之后，所述根据所述自适应树LOD，从可见的根节点开始递归遍历子树之前，判断所述可见的根节点是否标识绘制过；

请求绘制模块7010用于当绘制判断模块708的判断结果为否时，请求并绘制所述可见的根节点。

再进一步地，如图10示出的本发明实施例提供的判断测试模块的结构示意图，判断测试模块702可以包括可见判断单元7020、精度测试分析单元7022和分析结果处理单元7024，其中

可见判断单元7020用于将所述可见根节点的下一层级节点作为当前层级节点，判断所述当前层级节点是否可见；

精度测试分析单元7022用于当可见判断单元7020的判断结果为是时，对所述当前层级节点进行LOD精度测试，分析是否满足LOD精度要求；

分析结果处理单元7024用于当精度测试分析单元7022的分析结果为是时，则所述当前层级为满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级；当精度测试分析单元7022的分析结果为否时，则将所述当前层级节点的下一层级节点作为更新的当前层级节点，并触发可见判断单元7020重复执行所述判断所述当前层级节点是否可见的步骤，直到得出满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级。

具体地，本发明实施例中判断测试模块702计算出需要显示的节点对应的层级包括：当所述视点的位置或视角发生变化需要进行场景切换时，得出满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级从层级i变化到层级j，其中所述i和j为正整数，且j大于i；如图11示出的本发明实施例提供的加载显示模块的结构示意图，加载显示模块704可以包括分叉树分析单元7040和分析处理单元7042，其中

分叉树分析单元7040用于根据满足要求节点的所属子块对应的自适应树LOD，分析所述层级i到所述层级j之间是否存在分叉树；

分析处理单元7042用于当分叉树分析单元7040的分析结果为否时，跨级直接请求加载所述层级j对应的模型数据；当分叉树分析单元704的分析结果为是时，请求加载从所述层级i往下的第一个分叉树所对应的模型数据。

再进一步地，如图12示出的本发明提供的三维模型渲染显示***的另一实施例的结构示意图，三维模型渲染显示***70包括可见判断模块700、判断测试模块702、加载显示模块704、请求重建模块706、绘制判断模块708和请求绘制模块7010外，还可以包括数据卸载模块7012，用于在加载显示模块704中的分析处理单元7042加载了所述层级j对应的模型数据，完成对三维模型的渲染显示后，将所述上一层级对应的模型数据进行卸载。

再进一步地，如图13示出的本发明提供的加载显示模块的另一实施例的结构示意图，加载显示模块704包括分叉树分析单元7040和分析处理单元7042外，还可以包括阈值判断单元7044和逐层加载单元7046，其中

阈值判断单元7044用于当多个子块中需要显示的节点需要同时从层级i变化到层级j时，判断从层级i到层级j经过的层级数量是否到达预设阈值；

逐层加载单元7046用于当阈值判断单元7044的判断结果为是时，按照预设的间隔层级数，逐层加载层级对应的模型数据，并当所述多个子块需要显示的节点都完成加载当前层级对应的模型数据后，才间隔所述间隔层级数加载下一层级对应的模型数据。

需要说明的是，本发明实施例中的各个模块或单元即可以为单独的模块或单元，又可以为多个模块或单元有机集成在一起，比如可见判断模块700和判断测试模块702集合在一起，组成数据请求调度模块等，本发明不作限制。

请参阅图14，图14是本发明提供的三维模型渲染显示***的另一实施例的结构示意图。其中，如图14所示，三维模型渲染显示***140可以包括：至少一个处理器1401，例如CPU，至少一个网络接口1404，用户接口1403，存储器1405，至少一个通信总线1402以及显示屏1406。其中，通信总线1402用于实现这些组件之间的连接通信。其中，用户接口1403可以包括键盘或鼠标等等。网络接口1404可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1405可以是高速RAM存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器，存储器1405包括本发明实施例中的flash。存储器1405可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器1401的存储***。如图14所示，作为一种计算机存储介质的存储器1405中可以包括操作***、网络通信模块、用户接口模块以及三维模型渲染显示程序。

处理器1401可以用于调用存储器1405中存储的三维模型渲染显示程序，并执行以下操作：

根据当前视点的位置信息，判断建立的三维模型中每个子块的根节点是否可见；所述三维模型按照三维坐标方向进行了分块，分成多个子块，且每个子块预先根据各自的层级和数据量信息生成有各自对应的自适应树多细节层次LOD；

根据所述自适应树LOD，从可见的根节点开始递归遍历子树，按照层级逐层对所述根节点下的所有节点进行可见性判断和LOD精度测试，得出满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级；

加载满足要求的所述层级对应的模型数据，对三维模型进行渲染显示。

具体地，通过预设的元数据文件对所述三维模型的基本信息，所述自适应树LOD的树形结构信息以及每个节点的瓦片Tile信息进行存储；

处理器1401根据当前视点的位置信息，判断建立的三维模型中每个子块的根节点是否可见之前，还可以执行：通过请求所述元数据文件，在内存中重建三维模型的节点构成的树形结构。

进一步地，所述分块中的节点对应的几何数据和纹理数据分别通过独立的文件进行存储；

处理器1401所述加载满足要求的所述层级对应的模型数据，对三维模型进行渲染显示包括：根据得出的满足要求的所述层级对应的模型数据，从所述独立的文件中进行提取并进行加载，对三维模型进行渲染显示。

进一步地，处理器1401判断出子块中可见的根节点之后，所述根据所述自适应树LOD，从可见的根节点开始递归遍历子树之前，还可以执行：

判断所述可见的根节点是否标识绘制过；

当判断结果为否时，请求并绘制所述可见的根节点。

进一步地，处理器1401按照层级逐层对所述根节点下的所有节点进行可见性判断和LOD精度测试，得出满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级，可以包括：

将所述可见根节点的下一层级节点作为当前层级节点，判断所述当前层级节点是否可见；当判断结果为是时，对所述当前层级节点进行LOD精度测试，分析是否满足LOD精度要求；当分析结果为是时，则所述当前层级为满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级；当分析结果为否时，则将所述当前层级节点的下一层级节点作为更新的当前层级节点，并重复执行所述判断所述当前层级节点是否可见的步骤，直到得出满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级。

进一步地，当所述视点的位置或视角发生变化需要进行场景切换时，得出满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级从层级i变化到层级j，其中所述i和j为正整数，且j大于i；

处理器1401加载满足要求的所述层级对应的模型数据包括：

根据满足要求节点的所属子块对应的自适应树LOD，分析所述层级i到所述层级j之间是否存在分叉树；

当分析结果为否时，跨级直接请求加载所述层级j对应的模型数据；当分析结果为是时，请求加载从所述层级i往下的第一个分叉树所对应的模型数据。

进一步地，处理器1401加载了所述层级j对应的模型数据，完成对三维模型的渲染显示后，将所述上一层级对应的模型数据进行卸载。

进一步地，当多个子块中的节点需要同时从层级i变化到层级j时，处理器1401加载满足要求的所述层级对应的模型数据，包括：

判断从层级i到层级j经过的层级数量是否到达预设阈值；

当判断结果为是时，按照预设的间隔层级数，逐层加载层级对应的模型数据，并当所述多个子块需要显示的节点都完成加载当前层级对应的模型数据后，才间隔所述间隔层级数加载下一层级对应的模型数据。

需要说明的是，本发明实施例中的三维模型渲染显示***70或三维模型渲染显示***140的各功能模块的功能可根据上述方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可以参照上述方法实施例的相关描述，此处不再赘述。三维模型渲染显示***70或三维模型渲染显示***140可以包括但不限于移动电话、移动电脑、平板电脑、个人数字助理、媒体播放器、智能电视、智能手表、智能眼镜、智能手环等电子设备。

综上所述，实施本发明实施例，三维模型按照三维坐标方向进行了分块，分成多个子块，且每个子块预先根据各自的层级和数据量信息生成有各自对应的自适应树LOD，只针对可见子块的自适应树LOD，从可见的根节点开始递归遍历子树，计算出并加载需要显示的节点对应的层级，避免了现有技术中简单分块LOD划分过多的子块时导致绘制时帧率会明显下降的问题，又解决了现有技术中自适应树LOD必须从根节点逐级请求数据造成的显示速度慢的技术问题；并且可以通过请求预设的元数据文件来创建树结构，可以实现跨级请求目标level的Tile，不需要逐级请求数据，节省了大量网络请求和数据传输，加快了渲染显示速度和更新速度。另外，当三维模型多个局部的需要变化的层级数量达到预设阈值，则按照预设的间隔层级数，逐层加载层级对应的模型数据，从而实现该多个局部的同步更新，避免了三维模型中一些子块的显示很精细但另一些子块的显示很粗糙的问题，大大提高了从模糊快速变成清晰的整体视觉效果，提升了三维模型渲染显示的更新效率，既可以用WebGL实现在浏览器直接浏览，也支持用opengl ES开发App来可视化。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (16)

1.一种三维模型渲染显示方法，其特征在于，包括：

根据当前视点的位置信息，判断建立的三维模型中每个子块的根节点是否可见；所述三维模型按照三维坐标方向进行了分块，分成多个子块，且每个子块预先根据各自的层级和数据量信息生成有各自对应的自适应树多细节层次LOD；

根据所述自适应树LOD，从可见的根节点开始递归遍历子树，按照层级逐层对所述根节点下的所有节点进行可见性判断和LOD精度测试，得出满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级；

加载满足要求的所述层级对应的模型数据，对三维模型进行渲染显示。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过预设的元数据文件对所述三维模型的基本信息，所述自适应树LOD的树形结构信息以及每个节点的瓦片Tile信息进行存储；

所述根据当前视点的位置信息，判断建立的三维模型中每个子块的根节点是否可见之前，还包括：通过请求所述元数据文件，在内存中重建三维模型的节点构成的树形结构。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述分块中的节点对应的几何数据和纹理数据分别通过独立的文件进行存储；

所述加载满足要求的所述层级对应的模型数据，对三维模型进行渲染显示包括：根据得出的满足要求的所述层级对应的模型数据，从所述独立的文件中进行提取并进行加载，对三维模型进行渲染显示。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，判断出子块中可见的根节点之后，所述根据所述自适应树LOD，从可见的根节点开始递归遍历子树之前，还包括：

判断所述可见的根节点是否标识绘制过；

当判断结果为否时，请求并绘制所述可见的根节点。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照层级逐层对所述根节点下的所有节点进行可见性判断和LOD精度测试，得出满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级，包括：

将所述可见根节点的下一层级节点作为当前层级节点，判断所述当前层级节点是否可见；

当判断结果为是时，对所述当前层级节点进行LOD精度测试，分析是否满足LOD精度要求；

当分析结果为是时，则所述当前层级为满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级；当分析结果为否时，则将所述当前层级节点的下一层级节点作为更新的当前层级节点，并重复执行所述判断所述当前层级节点是否可见的步骤，直到得出满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级。

6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，当所述视点的位置或视角发生变化需要进行场景切换时，得出满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级从层级i变化到层级j，其中所述i和j为正整数，且j大于i；

所述加载满足要求的所述层级对应的模型数据包括：

根据满足要求节点的所属子块对应的自适应树LOD，分析所述层级i到所述层级j之间是否存在分叉树；

当分析结果为否时，跨级直接请求加载所述层级j对应的模型数据；当分析结果为是时，请求加载从所述层级i往下的第一个分叉树所对应的模型数据。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，加载了所述层级j对应的模型数据，完成对三维模型的渲染显示后，将所述上一层级对应的模型数据进行卸载。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，当多个子块中的节点需要同时从层级i变化到层级j时，所述加载满足要求的所述层级对应的模型数据，包括：

判断从层级i到层级j经过的层级数量是否到达预设阈值；

当判断结果为是时，按照预设的间隔层级数，逐层加载层级对应的模型数据，并当所述多个子块的节点都完成加载当前层级对应的模型数据后，才间隔所述间隔层级数加载下一层级对应的模型数据。

9.一种三维模型渲染显示***，其特征在于，包括：

可见判断模块，用于根据当前视点的位置信息，判断建立的三维模型中每个子块的根节点是否可见；所述三维模型按照三维坐标方向进行了分块，分成多个子块，且每个子块预先根据各自的层级和数据量信息生成有各自对应的自适应树多细节层次LOD；

判断测试模块，用于根据所述自适应树LOD，从可见的根节点开始递归遍历子树，按照层级逐层对所述根节点下的所有节点进行可见性判断和LOD精度测试，得出满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级；

加载显示模块，用于加载满足要求的所述层级对应的模型数据，对三维模型进行渲染显示。

10.如权利要求9所述的***，其特征在于，通过预设的元数据文件对所述三维模型的基本信息，所述自适应树LOD的树形结构信息以及每个节点的瓦片Tile信息进行存储；

所述***还包括：

请求重建模块，用于在所述可见判断模块根据当前视点的位置信息，判断建立的三维模型中每个子块的根节点是否可见之前，通过请求所述元数据文件，在内存中重建三维模型的节点构成的树形结构。

11.如权利要求10所述的***，其特征在于，所述分块中的节点对应的几何数据和纹理数据分别通过独立的文件进行存储；

所述加载显示模块具体用于根据得出的满足要求的所述层级对应的模型数据，从所述独立的文件中进行提取并进行加载，对三维模型进行渲染显示。

12.如权利要求10所述的***，其特征在于，还包括：

绘制判断模块，用于在所述可见判断模块判断出子块中可见的根节点之后，所述根据所述自适应树LOD，从可见的根节点开始递归遍历子树之前，判断所述可见的根节点是否标识绘制过；

请求绘制模块，用于当所述绘制判断模块的判断结果为否时，请求并绘制所述可见的根节点。

13.如权利要求9所述的***，其特征在于，所述判断测试模块包括：

可见判断单元，用于将所述可见根节点的下一层级节点作为当前层级节点，判断所述当前层级节点是否可见；

精度测试分析单元，用于当所述可见判断单元的判断结果为是时，对所述当前层级节点进行LOD精度测试，分析是否满足LOD精度要求；

分析结果处理单元，用于当所述精度测试分析单元的分析结果为是时，则所述当前层级为满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级；当所述精度测试分析单元的分析结果为否时，则将所述当前层级节点的下一层级节点作为更新的当前层级节点，并触发所述可见判断单元重复执行所述判断所述当前层级节点是否可见的步骤，直到得出满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级。

14.如权利要求9-13任一项所述的***，其特征在于，当所述视点的位置或视角发生变化需要进行场景切换时，所述判断测试模块得出满足可见性和LOD精度要求的节点对应的层级从层级i变化到层级j，其中所述i和j为正整数，且j大于i；

所述加载显示模块包括：

分叉树分析单元，用于根据满足要求节点的所属子块对应的自适应树LOD，分析所述层级i到所述层级j之间是否存在分叉树；

分析处理单元，用于当所述分叉树分析单元的分析结果为否时，跨级直接请求加载所述层级j对应的模型数据；当所述分叉树分析单元的分析结果为是时，请求加载从所述层级i往下的第一个分叉树所对应的模型数据。

15.如权利要求14所述的***，其特征在于，还包括：

数据卸载模块，用于在所述分析处理单元加载了所述层级j对应的模型数据，完成对三维模型的渲染显示后，将所述上一层级对应的模型数据进行卸载。

16.如权利要求14所述的***，其特征在于，当多个子块中的节点需要同时从层级i变化到层级j时，所述加载显示模块包括：

阈值判断单元，用于判断从层级i到层级j经过的层级数量是否到达预设阈值；

逐层加载单元，用于当所述阈值判断单元的判断结果为是时，按照预设的间隔层级数，逐层加载层级对应的模型数据，并当所述多个子块的节点都完成加载当前层级对应的模型数据后，才间隔所述间隔层级数加载下一层级对应的模型数据。