[发明专利]一种基于WebGL批量三维模型数据的渲染方法

说明书

本发明公开了一种基于WebGL批量三维模型数据的渲染方法，包括获取每个模型对象的模型数据，将模型数据相同的模型对象归为一类，创建每类模型对象的数据内存；根据模型数据进行网格模型简化；将每类模型对象的模型位置信息和姿态信息进行合并，并创建对应状态内存；获取视域内显示的模型对象，裁剪视域外的模型对象，并对状态内存中位置信息、姿态信息进行更新；根据视域内每类模型对象与视点的距离选择待渲染的网格模型。能将渲染次数由千级骤降为个位数批次、渲染三角面由万级将至千级，从而在不影响显示效果的前提下，实现渲染效率提升。

技术领域

本发明属于三维模型可视化方法技术领域，涉及一种基于WebGL批量三维模型数据的渲染方法。

背景技术

在地理信息系统(简称GIS)行业中，大批量三维模型可视化一直是地理信息的一个显著特征。近年来，随着浏览器性能优化，传统行业智慧化、知识化转型，Web三维可视化技术发展迅速，B/S三维可视化已经成为地理信息过程动态模拟、可视化分析、协同决策等方面不可或缺的核心技术。在三维场景中为了更真实的展示目标，三维模型可视化已经被广泛应用。例如在航空监测和卫星管控应用中，三维模型的数量庞大，这给图形渲染带来巨大的压力。以某一时间段全球航班为例，大约2500架飞机，如果每架飞机都实时渲染，系统渲染的帧率会急速下降，导致卡顿甚至卡死。通常的硬件环境，按照常规的三维模型渲染方式，能承受的三维模型渲染量大概在2000左右(具体由模型精度和机器性能而定)，而实际应用中远大于此。

为解决常规三维模型渲染效率低与实际需求之间的矛盾，通常的解决方案利用Levels of Detail(简称LOD)的思想，即在不同的视域距离显示模型图片和三维模型，例如目标与视点超过一定距离时，不考虑目标细节，只显示模型图片，当目标与视点较近时，显示目标三维模型，从而在控制三维模型数量的同时，又可以查看所有的目标信息。这种方案虽然在一定程度上解决了问题，但在本质上，它只是一种调度方案，并没有从根本上提升三维模型的渲染效率，并且这种调度，在某些情况可以使用，但在视域内目标比较密集的场景可能就不能满足需求，三维模型目标必须始终显示，这种情况下，LOD的方案就无法适用。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于WebGL批量三维模型数据的渲染方法，解决了现有技术中存在的渲染效率较低的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种基于WebGL批量三维模型数据的渲染方法，包括以下步骤：

步骤1、获取每个模型对象的模型数据，将模型数据相同的模型对象归为一类，创建每类模型对象的数据内存；根据模型数据进行网格模型简化；

步骤2、将每类模型对象的模型位置信息和姿态信息进行合并，并创建对应状态内存；

步骤3、获取视域内显示的模型对象，裁剪视域外的模型对象，并对状态内存中位置信息、姿态信息进行更新；

步骤4、根据视域内每类模型对象与视点的距离选择待渲染的网格模型。

本发明的特点还在于：

步骤1具体包括以下步骤：

步骤101、获取每个模型对象的模型数据，模型数据包括顶点、纹理、法向量、索引数据，将模型数据相同的模型对象归为一类，创建每类模型对象的数据内存；

步骤102、根据顶点数据获取模型包围盒，并以模型对象的原点为中心，将顶点数据空间分成若干个立方体；

步骤103、当立方体内仅含一个顶点时，若该顶点至立方体中心的距离小于立方体边长的一半，则保留，否则丢弃；当立方体内含两个或以上顶点时，若该立方体法向变化率小于法向量变化率阈值，则保留与其最近的顶点，否则重复步骤102，直至每个立方体法向变化率小于法向量变化率阈值；得到简化顶点数据；