[发明专利]一种基于WebGL的GPU加速海量目标高效渲染方法

说明书

本发明提出一种基于WebGL的GPU加速海量目标高效渲染方法，包括如下步骤：步骤1、在主线程中，每隔一段时间将当前三维场景的范围通过PostMessage方法发送到WebWorker进程中；步骤2、WebWorker进程通过OnMessage方法获取到视图范围后发送数据请求到动标数据服务器，动标数据服务器根据查询结果返回当前批次的数据；步骤3、WebWorker进程在获取到数据后需要对数据进行比对分类处理，通过比对后，在每个目标数据的属性中添加一个状态属性Status；步骤4、数据分类处理完成后，WebWorker进程将本批次数据返回给主进程进行渲染，同时将上一批次的数据修改为当前请求返回的数据。

技术领域

本发明涉及地理信息显示技术领域，尤其是一种基于WebGL的GPU加速海量目标高效渲染方法。

背景技术

无线通讯、空间定位和测量等技术的发展，使得人们对空间目标的信息管理由静态逐渐扩展到动态。特别是活动于现实三维空间的运动目标越来越受到关注。智能交通、电子战场、物流管理、移动电子商务、旅行者服务以及其它各类LBS服务都离不开高效的运动目标信息管理机制。随着三维GIS(地理信息系统)和虚拟现实技术的成熟，运动目标的信息管理也需要由原来的一维或二维扩展到三维。对运动目标的信息处理不仅涉及到空间属性，而且涉及到时间属性，因而相对复杂。作为一个地理空间数据的可视化软件，它所承载的数据量也是有限的，尤其是在面对海量的实时动态目标数据，为了解决大数据量的加载显示问题，通过动态调度技术实现数据的加载也显得越来越迫切。

Cesium是一款面向三维地球和地图的，世界级的JavaScript开源产品。它提供了基于JavaScript语言的开发包，方便用户快速搭建一款零插件的虚拟地球Web应用，并在性能，精度，渲染质量以及多平台，易用性上都有高质量的保证。通过Cesium提供的JS API，可以实现全球级别的高精度的地形和影像服务、矢量以及模型数据、基于时态的数据可视化、多种场景模式(3D，2.5D以及2D场景)的支持，支持海量模型数据(倾斜，BIM，点云等)、地形影像、模型、倾斜、二三维场景与时态数据。Cesium平台提供Entity API来绘制空间数据，例如点、标记、标签、线、3D模型、形状、立体形状等。Entity对象接口如附图1所示。

一个Entity对象中包含多种类型的几何对象，如表1所示。

表1.Entity结构

在Ces ium平台中，动态目标对象可以采用EntityAPI接口进行加载。一个Entity对象对应一个动态目标对象。可以通过目标对象的distanceDisplayCondition属性实现每个几何类型在不同高度的显隐控制。多个Entity可以组织到一个CustomDataSource对象中，转换为一个目标图层，从而实现整个目标图层的控制。

Cesium平台提供了API接口，实现了动态目标数据的加载。但是由于Entity封装的对象中大多属性都是Property类型，在进行绘制时，都会实时监听对象每个属性是否变化，在数据量不大情况下，对数据的加载速度以及属性修改的实时相应效率较高。但是由于其在加载数据时，节点的所有属性信息都需要注册到监听函数中，在数据量不大的情况下，不影响加载效率。但是如果数据量很大，对于海量目标对象的加载显示，数据的加载显示调度性能就会受到极大影响，导致数据加载完成后场景严重卡顿等情况。通过对多批动态目标进行数据加载测试，动态目标加载数据量以及帧率情况如表2所示：

表2.Entity API添加目标对象