[发明专利]利用辅助数据在三维渲染中获得三维空间信息的查找方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于互联网络的城市三维可视化模型，具体是一种利用辅助数据在三维渲染中获得三维空间信息的查找方法。

背景技术

目前,城市三维可视化，目的是根据真实的城市制作出三维模型，使用户能在计算机屏幕中观测到三维模型表示的城市并进行互动。

该项技术存在两个固有难点，第一是对城市三维模型的建模，第二是建模所产生的非常大量的数据。而本发明主要针对后者难点。

由于城市中存在的任何一种元素都是数以万计的，而一种元素中各个对象之间，例如某一建筑物与另一建筑物，也是千差万别；而且传统的三维网格模型本身储存的数据格式，至少需要储存构成三维模型的顶点(Vertex)与面(Face)的信息，用整数(integer)或浮点(floating)数据类型记录这些信息所产生的数据量本身就不小; 而城市中存在的任何一种元素都是数以万计的，而一种元素中各个对象之间，例如某一建筑物与另一建筑物，也是千差万别的。所以城市三维建模所产生的数据量是异常庞大，往往以吉字节（GB）为单位计算的。这样庞大的数据量，即算在网络技术发达的今天，除非对三维模型精度或互动操作作出严苛的限制，否则要通过网络传输实现流畅的实时渲染是几乎不可能的，因此存在网络传输困难，低效的缺陷。

在多数情况下，要实用三维网格实现城市三维可视化，为了减少数据量的产生，必须大大减低三维网格的复杂度，而且使用精度较低的纹理贴图，导致三维可视化视觉效果强差人意，存在视觉效果较差的缺点。

另外，国内一些IT企业开发出假三维（2.5D）的城市可视化系统。首先制作出精细的三维城市模型，然后以单一观察角度渲染出真实巨大的三维效果图，在用户交互时再根据用户的视觉位置传送位置相对的效果图。假三维（2.5D）图像该技术使用单一视角的预渲染，用户实际见到的只是预渲染结果的图像。无法自由导航，改变观测角度等交互，存在互动的限制。由于这一限制，除了地图应用以外，可以实现的实际应用非常少。

另一方面，大量的数据必然产生大量内存的消耗，一个大型城市的模型数据往往会产生数十GB的内存（尤其是显存）。这样的数据量很难在只有数GB内存或显存的普通家用或商用电脑上实现实时的大范围城市三维可视化，存在无法实时渲染的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用辅助数据在三维渲染中本发明公开了一种利用辅助数据在三维渲染中通过结构简化图像（Simplified-structure Image, 简称SSI）获得三维空间信息的查找方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

利用辅助数据在三维渲染中获得三维空间信息的查找方法，包括以下步骤：

1、辅助数据数组定义的空间宽度 = SSI像素第一次简化后空间分布整体宽度。

2、假设一个三维点P，映射于辅助数据数组整体定义的空间内。

3、P在一个维度上映射于一维空间范围内后获得归一化的坐标并对相应数组查找，可以获得数组中的一个元素，读取该元素的SSI索引和分数；

4、将P再次映射到该元素定义的空间内，再次获得一个归一化坐标，比较坐标数值与分数。

5、如坐标值大于分数，即P点已经跨越SSI索引代表的SSI像素原空间边界，获取新的SSI索引值=SSI索引+1。

6、如坐标值小于分数，即P点没有跨越SSI索引代表的SSI像素原空间边界，获取现有的SSI索引值。

7、在获得SSI索引后，使用该索引在SSI中进行查找，就能获得P点相应的第一次简化后所属空间的材质颜色。

以上查找方法将实施于一个三维点的每一个维度上，每一个辅助数据数组对应三维点的一个维度，即需要实施三次。

其中，所述辅助数据(Metadata)包括三个数组(Array)，每一组记录一个维度的信息；辅助数据的一个数组，代表着将SSI像素在一个维度上第一次简化后的整体非等分空间分布，切割为数组元素个数的等分空间；辅助数据数组中，每一个数组元素记录以下4个数据：

SSI索引：一个整数，是该元素相关联的SSI像素中元素的索引；相关联的SSI像素由该元素左边边界所处在SSI原空间分布元素决定；

分数：一个浮点数，记录相关联的SSI像素第一次简化后空间边界在该元素中映射后的位置；

前跳距：一个整数，记录该数组维度正方向上，下一个SSI像素边界所处的元素与该元素的距离；