[发明专利]面向网页端的大规模植物群落轻量级建模及可视化方法

说明书

本发明公开了一种面向网页端的大规模植物群落轻量级建模及可视化方法，以少量植物数据作为原始输入，提过骨架提取法将植物模型以骨架化进行表示，并将其分割为不同的枝干集合，形成原始枝干组件库，其次，通过添加虚拟枝干的方式统一植物模型的几何拓扑结构，构建得到相应的植物形状空间，通过形状空间中对植物模型的多重形状插值或统计分析建模，可生成多个的新的植物模型样本数据，之后，将新的植物模型样本数据与原始枝干组件库中的相应枝干进行相似度匹配，替换相似支杆，保留差异支杆，获得最终植物模型数据；将最终植物模型数据以骨架表示方式转为轻量级植物数据，网页端接收所述轻量级植物数据进行渲染，实现大规模植物群落的网页可视化。

技术领域

本发明涉及三维建模与渲染技术领域，特别是涉及一种面向网页端的大规模植物群落轻量级建模及可视化方法。

背景技术

如何以真实、轻量级和实时的方式实现大规模植物场景的可视化一直是Web3D应用中的一个重要问题。无论是在游戏还是在动画中，大规模植物场景的渲染十分普遍。目前。在计算机图形学、计算机视觉和植物科学等不同领域对三维植物建模进行了研究。根据各种建模目标，目前的三维植物建模技术可分为两类：数据驱动的现实植物建模和计算机虚拟植物建模。

大规模森林场景要求多样性，几乎每个树木都不完全相同，无法用复制来实现大规模场景，但是将每个不同的模型存储到数据库中又会给数据传输增加太大压力。基于规则和草图的植物建模方式虽然成本低，但真实性差，模型质量较低。基于图像的植物建模方式虽然真实性高，模型精准，但容易受到噪音的干扰。基于点云的植物建模方式模型质量高，但构建模型的成本很大，建模时间长。为克服现有技术存在的缺陷，本发明提出了一种高效、逼真、低网络带宽、自然性、多样性和轻量级的解决方案，用于Web浏览器上大规模植物场景的即时Web3D可视化。

发明内容

本发明的目的是提供一种面向网页端的大规模植物群落轻量级建模及可视化方法利用植物形状空间、轻量级建模等方式来适应互联网上的即时传输和无需任何插件安装的Web浏览器上的快速渲染。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种面向网页端的大规模植物群落轻量级建模及可视化方法，该方法包括以下步骤：

S1，服务器端采用过渡算法将植物模型进行轻量化处理，获得轻量级植物数据；

S2，网页端接收所述轻量级植物数据进行渲染，实现大规模植物群落的网页可视化；

其中，所述步骤S1包括：

S101，输入至少两个植物模型，对植物模型进行骨架提取，将植物模型以骨架化进行表示，并将其分割为不同的枝干集合，形成原始枝干组件库；

S102，通过添加虚拟枝干的方式统一植物模型的几何拓扑结构，构建得到相应的植物形状空间；

S103，在植物形状空间中，进行统计分析生成多个新的植物模型样本数据；

S104，将新的植物模型样本数据与原始枝干组件库中的相应枝干进行相似度匹配，替换相似支杆，保留差异支杆，获得最终植物模型数据；

S105，将最终植物模型数据以骨架表示方式转为轻量级植物数据。

可选的，所述步骤S102，通过添加虚拟枝干的方式统一植物模型的几何拓扑结构，构建得到相应的植物形状空间，具体包括：

以树木层次信息作为约束，建立层次结构，对于两个枝干数目不同的植物模型，其中通过引入零枝干，使得两个植物模型中每层枝干数目达到一致，将层次结构转换为拓扑结构，一个拓扑结构代表了一棵树，并且拓扑结构中的每个点代表一个植物形状，构成植物形状空间。

可选的，所述步骤S103，在植物形状空间中，进行统计分析生成多个新的植物模型样本数据，具体包括：