移动增强现实浏览器三维资源配置与加载的优化方法.pdf

本发明提供一种移动增强现实浏览器三维资源配置与加载的优化方法，过程为：(1)基于Unity3d对构成所需加载场景所包含的模型创建预设，所述预设封装了模型、模型对应的贴图和布局信息；(2)将构成所需加载场景包含的模型划分为通用模型和区别模型，生成用于记录通用模型的布局信息的配置文件；然后将通用模型配置于手机端，将区别模型和配置文件配置于云端服务器上；(3)在手机端加载场景时，先加载区别模型，读取配置文件后异步加载通用模型，在移动增强现实浏览器上完成对三维场景的浏览。利用该方法可以减小用户在手机端浏览VR场景的等待时间，改善用户的体验。

1.  一种移动增强现实浏览器三维资源配置与加载的优化方法，其特征在于，该方法的实现过程主要包括以下三个部分：
(1)基于Unity3d对构成所需加载场景所包含的模型创建预设，所述预设封装了模型、模型对应的贴图和布局信息；
(2)将构成所需加载场景包含的模型划分为通用模型和区别模型，生成用于记录通用模型的布局信息的配置文件；然后将通用模型配置于手机端，将区别模型和配置文件配置于云端服务器上；
(3)在手机端加载场景时，先加载区别模型，读取配置文件后异步加载通用模型，在移动增强现实浏览器上完成对三维场景的浏览。

2.  根据权利要求1所述移动增强现实浏览器三维资源配置与加载的优化方法，其特征在于，在执行步骤(1)之前还包括对模型进行处理，具体处理过程为：
首先，将各模型的子部件合并到一个整体内，使得每个模型只由一个Polygon构成；其次，每个模型只保留一个材质球，清理多余的材质球；最后，在每个模型输出前进行Center Pivot和Freeze Transform处理，保证每个处理后的模型不带任何多余的位置数据。

3.  根据权利要求1或2所述移动增强现实浏览器三维资源配置与加载的优化方法，其特征在于，所述加载场景为房产户型内部场景，其中所述区别模型包括描述户型外框结构的墙壳、地板和室内灯光，所述通用模型包括床、沙发和桌椅。

移动增强现实浏览器三维资源配置与加载的优化方法
技术领域
本发明属于移动增强现实技术领域，具体涉及一种移动增强现实浏览器三维资源配置与加载的优化方法。
背景技术
传统的增强现实浏览器通常仅加载单个三维模型用于交互，因此对三维数据的传输与处理的软硬件要求不大。近几年随着移动计算技术的高速发展，移动智能终端对复杂数据的处理能力普遍得到提高。当简单的AR(增强现实)互动方式已跟不上人们对交互体验不断提升的要求时，(POI，point of interest)热点建筑室内空间的漫游与交互开始成为增强现实浏览器交互体验新的发展趋势。为还原场景真实的内部构造，随着室内场景复杂度的提升，越来越多的三维模型被作为交互对象下载并加载到虚拟场景中。虽然嵌入式计算得到快速发展，但仍然无法满足对海量三维数据实时处理的需要，因此在虚拟现实与增强现实的操作环境中移动终端调用虚拟三维物体时通常出现设备的内存资源占用过高、压缩与解压效率低、渲染耗时过长等诸多问题。由于普遍采用服务器/客户端的分布式架构，移动增强现实浏览器对云端三维模型的调用还受到无线蜂窝网络传输效率和带宽的限制，因此对载入VR(虚拟现实)场景资源的合理配置以及模型加载方式的正确选择成为移动增强现实浏览器优化设计的关键。
在全虚环境的操作空间中被载入的虚拟对象除了热点内部构造与室内陈设之外，还需要处理包括灯光、虚拟摄像机、交互脚本、材质和贴图等数据。这些数据组成的集合被统称为资源集。对于三维模型的优化、场景的封装与压缩、 资源集的配置以及加载策略的选择，其中每个步骤既紧密联系又环环相扣。如果缺乏适当的优化处理将不能合理利用设备的计算资源，容易产生交互延迟造成认知中断，从而直接影响到移动增强现实浏览器的用户体验。
发明内容
本发明的目的是提供一种移动增强现实浏览器三维资源配置与加载的优化方法，利用该方法可以减小用户在手机端浏览VR场景的等待时间，改善用户的体验。
实现本发明的技术方案如下：
一种移动增强现实浏览器三维资源配置与加载的优化方法，该方法的实现过程主要包括以下三个部分：
(1)基于Unity3d对构成所需加载场景所包含的模型创建预设，所述预设封装了模型、模型对应的贴图和布局信息；
(2)将构成所需加载场景包含的模型划分为通用模型和区别模型，生成用于记录通用模型的布局信息的配置文件；然后将通用模型配置于手机端，将区别模型和配置文件配置于云端服务器上；
(3)在手机端加载场景时，先加载区别模型，读取配置文件后异步加载通用模型，在移动增强现实浏览器上完成对三维场景的浏览。
有益效果
1、本发明将VR场景模型划分为区别模型和通用模型两类，将通用模型置于手机端上，因此在手机端使用增强现实浏览器时大幅缩短室内场景资源集的下载时间，减少了用户的等待周期。
2、本发明将通用模型存储于手机端上，相比于当前从云端下载所有的资源 集而言，其无需重复下载通用模型，因此有效降低了手机端的内存占用量。
3、本发明将通用模型存储于手机端上，相比于当前从云端下载所有的资源集而言，手机端完成区别模型下载工作后提前释放内存便于为后续的实时渲染与交互操作节省更多的计算资源，进而提升了帧率，减少了视频中果冻效应的出现；此外帧率的提升保证了交互内容的流畅显示，改善了用户体验。
附图说明
图1为本发明配置与加载的优化方法的流程图。
图2是本发明提出资源集配置与异步加载策略的流程图。
图3是模型布局与封装示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
传统的资源配置和加载方式是在场景完成布局后整体封装并压缩为场景文件，而后直接置于服务器端数据库供客户端调用。由于手机端有限的数据吞吐效率与实时处理性能使得该方法已不适于移动增强现实浏览器对较大数据量资源集的调用，因此需要使用一种优化的资源配置与加载策略。
如图1所示，本发明提供一种移动增强现实浏览器三维资源配置与加载的优化方法，该方法的实现过程主要包括以下三个部分：
(1)基于Unity3d对构成所需加载场景所包含的模型创建预设，所述预设封装了模型、模型对应的贴图和布局信息；
(2)将构成所需加载场景包含的模型划分为通用模型和区别模型，生成用于记录通用模型布局信息的配置文件；然后将通用模型配置于手机端，将区别 模型和配置文件配置于云端服务器上；
(3)在手机端加载场景时，首先加载区别模型，读取配置文件后异步加载通用模型，在移动增强现实浏览器上完成对三维场景的浏览。
本发明针对三维场景中可复用模型较多的特点，对移动增强现实浏览器所需调用的三维模型资源进行区分配置并实现相应的异步加载方法，该优化策略可适用于众多采用分布式架构的增强现实类移动应用。
本发明在执行步骤(1)之前还包括对模型进行处理，具体处理过程为：
首先，将各模型的子部件合并到一个整体内，使得每个模型只由一个Polygon构成；其次，每个模型只保留一个材质球，清理多余的材质球；最后，在每个模型输出前进行Center Pivot和Freeze Transform处理，保证每个处理后的模型不带任何多余的位置数据。采用上述处理可以有效降低模型的复杂度。
本发明所述加载场景为房产户型内部场景，其中所述区别模型包括描述户型外框结构的墙壳、地板和室内灯光，所述通用模型包括床、沙发和桌椅。
实例：
以浏览房产热点的户型内部结构为例，实现对户型内部VR场景浏览的具体过程为：
一、在场景布局之前的准备阶段，对构成户型所包含的模型进行以下三项处理：
首先，为降低模型的复杂度，将各模型的子部件如床模型附带的被褥、枕头、枕巾等合并到一个整体内，使得每个模型只由一个Polygon构成；其次，每个模型只保留一个材质球，多余的材质球需要清理；最后，在每个模型输出前进行Center Pivot和Freeze Transform处理，保证每个处理后的模型不带任何多 余的位置数据。
每个模型输出为FBX格式文件，然后将FBX格式的模型与材质贴图一同导入计算机上的Unity3d中，本发明以Unity3d引擎作为VR场景的布局、封装、压缩以及加载的开发平台。在VR场景中的所有模型对象都被载入后，先统一模型尺寸的比例，然后布局模型的位置与朝向，最后创建室内光照。如图3所示，在Unity3d场景布局完成后，为层次视图中的所有模型创建预设(预设为Unity3d的一个概念，每一模型对应一个预设，用于记载模型在当前场景中的参数)，所述预设封装了模型、模型对应的贴图和布局信息，其中布局信息包括模型在场景中的位姿数据和模型的缩放比例。创建预设的目的是：当VR场景的模型被加载到手机端时，所有被封装于预设中的模型信息将被还原到用户调用的虚拟场景中。
模型的封装完成后将VR场景内全部资源进行打包和压缩。打包和压缩的过程为：在Untiy3d引擎的编辑模式下调用UnityEditor命名空间能够以菜单条目调用脚本对已封装的模型信息批量压缩处理；即使用BuildPipeline.BuildAssetBundle()将所有被选中的模型信息导出为二进制文件，导出的资源文件以Unity3d格式默认保存在Assets目录中。
二、考虑到减少资源集数据传输量的必要性，必须对三维场景模型资源的配置方式进行优化。经过调查发现VR环境中户型结构最大的区别在于房屋框架结构的不同，而室内家具的类型基本一致，因此可以对这两类模型区别处理以避免对类似模型的重复加载。如图2所示，其中双实线代表数据存储，单实线代表数据加载；描述户型外框结构的墙壳、地板和室内灯光可作为代表不同户型结构的区别模型使用BuildAssetBundle的方法进行压缩并存储于云端，使用 www模式下载后采用Application.dataPath方式载入手机端上的VR场景。描述户型内部陈设的家具如床、沙发、桌椅等可复用的通用模型只需要存储于手机端的本地资源包中，使用Application.dataPath调用SD卡内部路径加载到VR场景。描述家具在不同户型内部分布方式的不同可以采用XML或JSON配置文件记录通用模型的布局信息。
XML或JSON配置文件记录通用模型的布局信息的过程为：首先创建XML文档实例，接着依次创建根节点和层级节点，设置节点的name属性为模型预设的名称，然后读取模型预设的位姿数据和缩放参数并将其写入子节点数值，ExportXML生成对应配置文档。最后将区别模型与通用模型对应的配置文件置于云端。
三、手机端上VR场景对两类模型的加载步骤如下：
(a)创建空VR场景；
(b)在VR场景上加载区别模型；
获取区别模型在云端(即服务器端)的URL路径，将URL字符串作为WWW方法的参数将unity3d格式的区别模型文件下载到手机端缓存的AssetBundle的mainAsset中加以实例化。场景的外壳、地板、灯光和摄像头便以初始布局的预设状态载入VR场景中。
(c)在VR场景上加载通用模型；
区别模型完成加载后进入通用模型的加载阶段。加载通用场景模型时把解析配置文件挂载到新创建的空游戏对象上，然后遍历从服务器端下载的配置文件的节点列表中所有的节点，读取场景中每个模型位置信息(模型的平移，旋转信息)和缩放数据。使用Resource.Load方法在VR场景中载入通用模型，并 将所述通用模型实例化，根据配置文件上的数据设置实例化后的通用模型的初始位置和姿态信息，依次载入全部模型后呈现在用户面前的就是最初布局场景时设置好该户型的室内场景原貌。
(d)加载并激活交互组件；
使用AddComponent("交互组件脚本名")命令对完成实例化的通用模型逐一挂载交互组件。当用户触控选中交互对象后，使用GameObject.Find("交互对象").GetComponent<交互组件脚本名>().enabled＝true命令激活挂载在模型上的交互脚本实现具体交互功能。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。