[0001] 本发明属于化学计算领域， 具体涉及一种用于复杂 web 3D场景下用户交互的系 统和方法。

背景技术

[0002] 在化学研究领域常常需要有一套标准的针对分 子 （mol格式） 、 晶体

） 的描述文件以此方便不同的研究组织和机构对 同一结构的化学分子或晶体达 成共识， 而 cif、 mol等纯文本格式的数据不利于研究人员直观的 观察对应的化学 结构的 3D结构， 虽然在化学领域存在着相关的 3D结构展示的软件， 但是这些客 户端的应用不利于推广使用及传播使用， 而随着现代浏览器性能的提升和 web 3D技术的更新， 基于 JavaScript的编程语言的开发的在浏览器内可以� �行的 3D展 示及交互的 web

3d工具成为现实， 由于不少化学分子或晶体结构复杂， 在进行 3D渲染时会产生 大量的数据计算， 因此对于性能的优化尤为重要， 该方案的目的在于解决浏览 器环境下 3D分子可视化交互上的计算耗时导致的卡顿及� ��染帧率不足的问题。

[0003] 目前在 web 3D场景中的交互操作首先是要基于 3D场景中的物体的点击拾取的 ， 目前针对 3D场景中物体的拾取主要的方案就是射线法拾� ��。

[0004] 在 webgl渲染引擎中所渲染的物体都位于一个叫做� ��椎体的空间之中。 如图 1和 图 2所示。

发明概述

技术问题

问题的解决方案

技术解决方案

[0005] 为了解决以上技术问题， 本发明提供一种用于复杂 web 3D场景下用户交互的系 统包括接收模块、 传送模块和 3D模型模块；

[0006] 接收模块： 接收分子数据， mol文件、 cif^：件以及包含晶体信息的自定义结构 体；

[0007] 传送模块： 将接收到的分子数据进行解析后， 同时进入两个分支模块；

[0008] 所述分支模块包括：

[0009] 视图层单元： 理浏览器的渲染和 3D模型的构建， 该分支产生的数据会最终呈现 在浏览器的页面；

[0010] 数据层单元： 处理 3D的拾取相关的业务逻辑， 针对分子数据中的原子、 共 价键、 氢键、 柔性角建立了相关模型的索引信息的列表；

[0011] 3D模型模块： 并会建立一个颜色和 3D模型 -对应的关系， 所有的需要被拾 取的 3D模型都会在数据层中具有一个唯一的索引。

[0012] 优选的， 所述分子数据采用 mol文件、 cif文件以及包含晶体信息的自定义结构 体。

[0013] 相应的， 本发明提供一种用于复杂 web 3D场景下用户交互的方法， 包括如下几 个步骤：

[0014] 步骤 A:接收到分子数据后， 据进行解析；

[0015] 步骤 B:之后会同时进入两个分支模块， 包括第一分支模块和第二分支模块， 所 述第一分支模块作为视图层， 主要处理浏览器的渲染和 3D模型的构建， 该分支 产生的数据会最终呈现在浏览器的页面；

[0016] 步骤 C:所述第二分支模块作为数据层， 专门负责处理 3D的拾取相关的业务逻辑 ， 针对分子数据中的原子、 共价键等建立了相关模型的索引信息的列表；

[0017] 步骤 D:根据需求在一个不可见的 3D场景中建立对应的简化的模型数据， 并会建 立一个颜色和 3D模型一一对应的关系所有的需要被拾取的 3D模型都会在数据层 中具有一个唯一的索引。

[0018] 其中， 所述索引就是一个 16进制的颜色， 其从 #00000 #FFFFFE,总计可以标 记 16*16*16*16*16*16 - 2个单位， 而不会在浏览器的页面上进行渲染。

发明的有益效果

有益效果

[0019] 本发明带来了如下有益效果：

[0020] 1、 该方案针对 web 3D分子可视化的拾取首先精简分子的展示模型 （棍状模型 ） 较少渲染上的模型数据的计算开销。

[0021] 2、 通过建立不需要渲染的数据层的精简化的可拾 取的模型数据， 减少了 3D场 景渲染的开销， 避免了不必要拾取的模型数据的构建。

对附图的简要说明

附图说明

[0022] 图 1是现有技术中透视投影下的视椎体模型，

[0023] 图 2是现有技术中正交投影下的视椎体模型。

[0024] 图 3是透视投影的视椎体。

[0025] 图 4中显示了该 3D拾取方案的流程

[0026] 图 5中， L2表示的是浏览器页面中所渲染的 3D场景的相关数据， 对应于图 1中 视图层所产生的数据； L1可视为计算机的屏幕。

[0027] 图 6 -图 9为本发明的效果图

实施该发明的最佳实施例

本发明的最佳实施方式

[0028] 在此处键入本发明的最佳实施方式描述段落。

发明实施例

本发明的实施方式

[0029] 下面结合附图， 对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明 ：

[0030] 实施例 1

[0031] 图 4中显示了该 3D拾取方案的流程， 在接收到分子数据 （mol、 cif文件） 后， .

[0032] 据进行解析， 之后会同时进入两个分支模块， 左侧的分支模块作为视图层， 主 要处理浏览器的渲染和 3D模型的构建， 该分支产生的数据会最终呈现在浏览器 的页面， 而右侧的分支模块作为数据层， 专门负责处理 3D的拾取相关的业务逻 辑， 针对分子数据中的原子、 共价键等建立了相关模型的索引信息的列表， 该 分支模块产生的数据始终在内存中进行操作， 并根据需求在一个不可见的 3D场 景中建立对应的简化的模型数据， 并会建立一个颜色和 3D模型一一对应的关系 ， 所有的需要被拾取的 3D模型都会在数据层中具有一个唯一的索引，� ��索引就是 一个 16进制的颜色， 总计可以标记 16*16*16*16*16*16 - 2个单位， 而不会在浏览器的页面上进行渲染。

[0033] 实施例 2

[0034] 如图 5所示， L2表示的是浏览器页面中所渲染的 3D场景的相关数据， 对应于图 4中视图层所产生的数据； L1可视为计算机的屏幕。 当用户点击屏幕上的一点 P1 时， 一个 3D拾取操作就被触发。 当用户点击屏幕上点？1时， 拾取相模块会获得 该点的屏幕点击位置， 并构建一个临时的虚拟平面， 这个平面类似于计算机屏 幕 L1， 平面上是 3D模型数据在 2D平面上的投影， 如同球体 S1投影在 L1上表现为 圆 P1—样， 在虚拟平面上的被投影的 2D形状都以投影出自己的 3D模型的索引作 为自己的颜色， 比如， 3D空间中一个原子在拾取模块的索引是 #123456 , 那在拾 取模块临时构建的虚拟平面上， 该原子映射在平面上的圆的颜色就是 #123456， 在社区模块读取到鼠标位置在该虚拟平面上的 颜色 #123456之后， 就根据该颜色 作为索引信息， 无需计算就找到了该位置对应的 3D模型， 从而成功的拾取到了 该点 3D物体信息， 在这一过程中避免了大量的计算过程， 同时减少了不需要被 拾取的 3D模型的数据计算的开销， 以此提升了 3D场景的渲染帧率。

[0035] 1x1x1:如图 7所示， 2x2x2,如图 8所示， 3x3x3如图 9所示。

[0036] 说明： 3x3x3晶格展开就是在 oa、 ob、 oc三个方向上进行扩展， 有单个晶格扩 展成 3x3x3=27个晶格组成的立方体， 2x2x2即扩展出 8个单晶格的立方体。

[0037] 效果对比 (使用阿司匹林 (aspirin) 的结构进行对比测试) 如表 1所示：

[0038] 表 1

[]

[表 1]

[0039] 说明： 3x3x3晶格展开就是在 oa、 ob、 oc三个方向上进行扩展， 有单个晶格扩 展成 3x3x3=27个晶格组成的立方体， 2x2x2即扩展出 8个单晶格的立方体。

[0040] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明 所作的进一步详细说明， 不能认 定本发明的具体实施只局限于这些说明。 对于本发明所属技术领域的普通技术 人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干简单推演或替换， 都应当视为属于本发明的保护范围。