• ISSN 0258-2724
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面向多样化终端的自适应网络三维可视化方法

张昀昊,朱军,李维炼,胡亚,刘铭崴

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张昀昊, 朱军, 李维炼, 胡亚, 刘铭崴. 面向多样化终端的自适应网络三维可视化方法[J]. 江南娱乐网页版入口官网下载安装学报, 2019, 54(5): 989-996. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180399
引用本文: 张昀昊, 朱军, 李维炼, 胡亚, 刘铭崴. 面向多样化终端的自适应网络三维可视化方法[J]. 江南娱乐网页版入口官网下载安装学报, 2019, 54(5): 989-996.doi:10.3969/j.issn.0258-2724.20180399
ZHANG Yunhao, ZHU Jun, LI Weilian, HU Ya, LIU Mingwei. Adaptive Web 3D Visualization Method for Diverse Terminals[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2019, 54(5): 989-996. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180399
Citation: ZHANG Yunhao, ZHU Jun, LI Weilian, HU Ya, LIU Mingwei. Adaptive Web 3D Visualization Method for Diverse Terminals[J].Journal of Southwest Jiaotong University, 2019, 54(5): 989-996.doi:10.3969/j.issn.0258-2724.20180399

面向多样化终端的自适应网络三维可视化方法

doi:10.3969/j.issn.0258-2724.20180399
基金项目:国家重点研发计划资助项目(2016YFC0803105)
详细信息
    作者简介:

    张昀昊(1994—),男,博士研究生,研究方向为三维GIS与虚拟地理环境,E-mail:zhangyh0506@163.com

    通讯作者:

    胡亚(1980—),男,讲师,博士研究生,研究方向为虚拟地理环境与虚拟现实,E-mail:huya@home.swjtu.edu.cn

  • 中图分类号:P208

Adaptive Web 3D Visualization Method for Diverse Terminals

    • 摘要:随着移动互联网的快速发展,三维GIS (geographic information system)应用的用户终端设备类型日趋多样化,现有单一的网络可视化方法难以适应多样化终端需求.针对上述问题,本文首先设计了基于B/S (browser/server)模式的自适应三维可视化架构,然后重点探讨三维数据的多样化组织、自适应四叉树组织与动态索引构建、三维场景自适应调度等关键技术,最后基于WebGL技术构建原型系统并进行案例实验.实验结果表明:桌面端设备笔记本电脑的可视化渲染帧率最终稳定在40 帧/s左右;移动端设备平板电脑、智能手机的可视化渲染帧率最终稳定在20 帧/s左右;不同类型终端上进行网络可视化均能保证较高的可视化帧率及效果,证明了本文提出方法的有效性与可行性.

    • 图 1面向多样化终端的自适应三维可视化B/S架构

      Figure 1.Adaptive 3D visualization based on B/S structure for diverse terminals

      图 2三维数据自适应组织方法流程

      Figure 2.Description of 3D data adaptive organization method

      图 3自适应四叉树组织方法流程

      Figure 3.Description of adaptive quad-treeorganization method

      图 4多样化终端上自适应可视化实时渲染帧率

      Figure 4.Real-time rendering frame rate of adaptive visualization on diverse terminals

      图 5笔记本电脑与平板电脑上自适应网络三维可视化效果

      Figure 5.3D scenes of adaptive Web 3D visualization on laptop computer and tablet computer

      图 6苹果手机上自适应网络三维可视化效果

      Figure 6.3D scenes of adaptive Web 3D visualization on iPhone

      图 7安卓手机上自适应网络三维可视化效果

      Figure 7.3D scenes of adaptive Web 3D visualization on Android smart phone

      表 1空间索引属性

      Table 1.Properties of spatial index

      属性 属性含义说明
      BoundingVolume 当前节点的包围盒空间范围
      GeometricError 当前节点渲染时的几何误差
      Children 当前节点的子节点集合
      Content 当前节点包含的三维模型内容
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      表 2实验终端设备硬件配置

      Table 2.Hardware configuration of experimental terminals

      设备类型 屏幕尺寸/(× 2.54 cm) 操作系统 CPU GPU 运行内存/GB
      笔记本电脑 15.6 Windows10 Intel Core i7/2.6 GHZ NVIDA Geforce960M 16
      平板电脑 7.9 iOS 9 苹果A8/1.5 GHZ Power VR SGX544 2
      苹果手机 4.7 iOS10.3 苹果A9/1.8 GHZ Power VR GT7600 2
      安卓手机 5.2 Android6.0 Kirin955/1.8 GHZ Mali-T880 3
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      表 3各LOD层次模型纹理分辨率及DOM、DEM分辨率

      Table 3.Resolutions of LODs models,DOM and DEM

      终端 DOM DEM LOD0 LOD1 LOD2 LOD3 LOD4 LOD5
      桌面 256 × 256 64 × 64 256 × 256 128 × 128 64 × 64 空白纹理
      移动 128 × 128 64 × 64 256 × 256 128 × 128 64 × 64 32 × 32 16 × 16 空白纹理
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      表 4各LOD层次模型几何误差阈值

      Table 4.Geometric error thresholds of LODs models

      设备类型 LOD0 LOD1 LOD2 LOD3 LOD4 LOD5
      笔记本电脑 150 75 50 37.5
      平板电脑 90 45 30 22.5 18
      智能手机 60 30 20 15 12
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      表 5三维场景中各LOD层次模型及DOM、DEM初始数据量、数据比例

      Table 5.Initial data amount and data amount proportion,of LODs models,DOM and DEM in 3D scene

      设备类型 网络环境 总数据量/MB 数据量/MB,数据比例/%
      LOD0 LOD1 LOD2 LOD3 LOD4 LOD5 DOM+DEM
      笔记本电脑 有线网络 47.43 16.39 , 12.66 , 7.37 , 2.78 , 8.22 ,
      34.55 26.69 15.54 5.86 17.36
      WIFI网络 47.39 16.39 , 12.66 , 7.37 , 2.78 , 8.18 ,
      34.58 26.71 15.55 5.87 17.29
      平板电脑 WIFI网络 18.17 2.79 , 2.68 , 4.27 , 3.09 , 0.86 , 4.48 ,
      15.35 14.75 23.5 17.01 4.73 24.66
      苹果手机 WIFI网络 16.03 2.52 , 2.43 , 3.67 , 2.43 , 0.82 , 4.16 ,
      15.72 15.16 22.89 15.16 5.12 25.95
      4G网络 15.87 2.48 , 2.42 , 3.63 , 2.43 , 0.8 , 4.11 ,
      15.59 15.23 22.89 15.33 5.05 25.91
      安卓手机 WIFI网络 15.28 2.34 , 2.44 , 3.27 , 2.49 , 0.9 , 3.85 ,
      15.32 15.97 21.37 16.29 5.88 25.17
      4G网络 14.91 2.28 , 2.33 , 3.28 , 2.43 , 0.8 , 3.79 ,
      15.28 15.61 22.04 16.3 5.36 25.41
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      表 6三维场景中各LOD层次模型及DOM、DEM数据量、数据比例、响应时间

      Table 6.Data amount,data amount proportion and response time of LODs models,DOM and DEM in 3D scene

      设备类型 网络环境 总数据量/MB 响应时间/s 数据量/MB,数据比例/%
      LOD0 LOD1 LOD2 LOD3 LOD4 LOD5 DOM+DEM
      笔记本电脑 有线网络 46.96 11.14 14.15, 11.3, 9.64, 3.59, 8.28,
      30.13 24.06 20.53 7.64 17.64
      WIFI网络 46.44 17.72 13.07, 11.02, 9.22, 4.88, 8.25,
      28.14 23.73 19.85 10.51 17.76
      平板电脑 WIFI网络 17.44 31.68 1.88, 2.3, 4.61, 2.92, 1.17, 4.56,
      10.77 13.19 26.44 16.74 6.71 26.15
      苹果手机 WIFI网络 15.68 22.96 1.95, 1.99, 3.15, 2.88, 1.37, 4.34,
      12.43 12.69 20.09 18.37 8.74 27.68
      4G网络 15.73 24.36 1.88, 2.02, 3.33, 2.88, 1.36, 4.25,
      11.98 12.82 21.21 18.29 8.64 27.06
      安卓手机 WIFI网络 14.92 26.25 1.53, 1.96, 3.17, 2.73, 1.35, 4.18,
      10.26 13.11 21.23 18.32 9.06 28.02
      4G网络 14.58 27.48 1.45, 1.91, 3.32, 2.61, 1.30, 4.00,
      9.93 13.08 22.77 17.87 8.89 27.46
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    出版历程
    • 收稿日期:2018-05-17
    • 修回日期:2018-10-16
    • 网络出版日期:2018-10-31
    • 刊出日期:2019-10-01

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