[发明专利]一种同种异态森林场景构建方法及系统

说明书

本发明公开了一种同种异态森林场景构建方法和系统。该方法包括：采集单棵树木的3D模型；采用圆环切割法将模型骨架化，得到骨架化数据；对模型进行分层；根据骨架化数据计算层内形态描述参数和相邻层间的传递规则参数；计算各层内形态描述参数和各相邻层间的传递规则参数的高斯分布值和方差；根据层内形态描述参数和相邻层间的传递规则参数的高斯分布值和方差对层内形态描述参数和相邻层间的传递规则参数进行随机扰动，得到扰动后的参数值；根据扰动后的参数值生成不同姿态的树干，不同姿态的树干构成模型的组件集；选择组件集中的枝干组合生成森林场景中的树木。本发明能够对大规模森林进行自动化快速建模，极大地提高轻量化程度和渲染效率。

技术领域

本发明涉及场景构建领域，特别是涉及一种同种异态森林场景构建方法及系统。

背景技术

森林是自然界中常见的场景，在各种室外大规模场景中扮演着不可或缺的角色。在计算机领域，随着虚拟现实、3D游戏等技术的不断发展，用户对虚拟场景真实感的需求也与日俱增，这导致对构建大规模的虚拟可视化森林场景的需求也与日俱增。但由于树木的形态多样、结构复杂，建模的难度和成本随之大大提高；同时，由于森林场景中树木的数量多，系统输入的数据量非常庞大，导致渲染的效率随之大幅下降，很难在应用中得到流畅的表达。这与用户日益提高的体验需求是相违背的。

目前主流生成大规模森林场景的方法是基于单棵树木规则的编辑，通过对编辑后的参数进行随机扰动，从而生成同种异态的树木模型。然而这种方法有以下不足之处：

(1)建模周期长：由于树木本身结构的复杂性，建模人员往往需要较长时间才能构建一批形态各异的大规模森林场景。

(2)成本高：建模人员需要较长时间来学习了解树木建模规则中各参数的含义和树木建模软件操作技术，即学习成本较高。甚至需要很多美工人员费时费力才能把森林建模的任务完成，这样势必造成建模的(人力)成本也较高。

(3)多样性差：目前游戏与VR均采用以整棵树木模型为单位的重用方式来生成大规模森林，虽然足够轻量性，但是树木形态的多样性则严重不足，所以其美观度与真实性均十分欠缺。

(4)渲染计算慢：虽然采用了基于重用的轻量级树木建模，降低了网络传输的开销，但是到了网页客户端渲染时，每个树木模型仍然只能用独立的密集多边形面片来表示，其所需要渲染的数据量与计算量却依然没有降低，那么Web3D大规模森林的在线渲染的效率依然很低，给用户的体验也较差。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的目的是提供一种能够对大规模森林进行快速建模和高效渲染的同种异态森林场景构建方法和系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种同种异态森林场景构建方法，所述方法包括：

采集单棵树木的3D模型；

采用圆环切割法将所述模型骨架化，得到所述模型的骨架化数据，在所述骨架化数据中，每个枝干是以多个带半径和方向的圆环序列表示的；

对所述模型进行分层；

根据所述骨架化数据计算得到层内形态描述参数和相邻层间的传递规则参数；

计算各层内形态描述参数的高斯分布值和方差；

计算各相邻层间的传递规则参数的高斯分布值和方差；

根据所述层内形态描述参数和所述相邻层间的传递规则参数的高斯分布值和方差对所述层内形态描述参数和所述相邻层间的传递规则参数进行随机扰动，得到扰动后的参数值；