基础设施模型几何形状到图块格式的转换制造技术

在示例实施例中，提供了用于将表示为具有给定符号的高级几何形状图元的基础设施模型的几何形状转换成低级图元，并将这些低级图元编码成适于在客户端设备上传输并最终显示的图块内容的技术。前端应用和后端应用之间的架构分离可以允许后端应用远离客户端设备地执行高级图元的转换。后端应用可以在鲁棒的硬件设备上执行，所述硬件设备在多线程环境中在强大的CPU上执行软件。通过在后端应用上执行CPU密集型操作，客户端设备上的前端应用可能只不过需要提交低级图元以便在其GPU上进行渲染。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基础设施模型几何形状到图块格式的转换背景。
本公开总地涉及基础设施建模，并且更具体地，涉及利用图块（tile）显示基础设施模型的视图。
技术介绍
贯穿基础设施（例如，建筑、工厂、道路、铁路、桥梁、电力和通信网络等）的设计、构造和操作，使用基础设施建模应用来建模基础设施经常是合期望的。基础设施建模应用传统上已经使用了各种不同的技术和数据格式来维护项目不同阶段的基础设施描述。在过去，根据这样的格式维护的基础设施模型已经脱节，并且已经包括大量的数据冗余和其他低效源。模型可能已经针对特定的用例进行了优化和适配，而没有太多考虑基础设施项目的其他阶段，这导致了不同的产品/规程/阶段数据孤岛。最近，已经开发了如下系统，其能够打破这样的现有的产品/规程/阶段数据孤岛，并且使得能够生成现实世界基础设施的真正“数字双胞胎”，所述“数字双胞胎”以统一的方式描述基础设施的各方面。这种“数字双胞胎”的生成已经解决了传统基础设施建模技术的许多限制。然而，它也导致了技术挑战。这些挑战之一涉及如何在客户端设备上高效地显示基础架构模型的视图。由于客户端设备本身可能缺乏用于生成视图的处理和存储能力，因此它们可能代替地依赖云计算设备来“发布”模型。在传统模型“发布”中，云计算设备可以生成所有可能的图块（例如，二维（2D）或三维（3D）图块）的集合，所述图块表示基础设施模型在不同LOD上的部分。这样的图块生成可以涉及将基础设施模型的几何形状转换成可以容易地在客户端设备的显示屏上显示的形式。当需要时，可以向客户端设备供应图块，客户端设备简单地读取所供给的图块并渲染其内容。虽然存在用于将一些类型的基础设施模型的几何形状转换成可以容易地显示在客户端设备的显示屏上的形式的某些现有技术，但是这样的现有技术遭受许多缺点。例如，已经利用了已经使用标准格式（如GL传输格式（gITF））来表示网格和图块树的技术。然而，以其标准形式的gITF不具有产生某些图元（诸如折线（polyline），包括网格边）的能力。已经尝试扩展gITF，以允许它的图块将折线和边的定义包括为简单的线串，所述线串将被反序列化和细分。然而，扩展gITF具有缺点。折线和边的细分是处理密集型操作，其可能给客户端设备经常有限的处理资源带来负担。客户端设备可以利用适度的中央处理单元（CPU）在单线程环境中执行它们的软件。gITF的固有结构不适宜于与折线和边一起使用，并且这样做的修改可能导致存储资源的低效利用。例如，gITF将图元描述为二进制数据的多个并行阵列（例如，网格的顶点由用于定位的阵列、用于颜色的另一阵列、用于法向量的第三阵列来描述，每个阵列具有相同长度）。如果该结构适用于存储折线，则当对折线进行细分时，折线的每个线段中的每个顶点被重复三次，从而导致包含大量重复数据的三个并行阵列。当对网格的边进行细分时，存储资源的这种低效使用可能甚至更糟糕，因为与边相关联的所有顶点数据在具有已经描述网格的顶点数据的情况下是冗余的。因此，存在对于用于将基础设施模型的几何形状转换成适于传输和在客户端设备上显示的格式的改进技术的需要，所述改进技术更好地利用处理和存储资源。
技术实现思路
提供了用于将表示为具有给定符号（例如，颜色、线宽、材料等）的高级几何形状图元（例如，b样条、曲线、圆锥、多面（polyface）等）的基础设施模型（例如，iModel®模型）的几何形状转换成低级图元（例如，网格和折线）并将这些低级图元编码成适于在客户端设备上传输并最终显示的图块内容（例如，二进制表示）的技术。这样的技术可以解决现有技术的缺点。前端应用和后端应用之间的架构分离可以允许后端应用远离客户端设备地执行高级图元的转换。后端应用可以在鲁棒的硬件设备上执行，所述硬件设备在多线程环境中在强大的CPU上执行软件。通过在后端应用上执行诸如折线细分之类的CPU密集型操作，客户端设备上的前端应用可能只不过需要提交低级图元以便在其GPU上进行渲染。此外，描述顶点的所有数据可以被组合成单个查找表，该查找表可以作为纹理被提交给客户端设备的GPU，并且在着色器代码内被采样以获得被渲染的顶点的各方面（例如，颜色、定位、法线等），从而最小化数据重复。网格及其所有边可以使用相同的查找表。折线的顶点可以简单地通过在查找表中重复相同的索引而不是重复与顶点相关联的所有数据来扩展成四边形，从而进一步减少了存储资源（例如，存储器）的消耗。应当理解，除了本
技术实现思路
中讨论的那些之外，可以实现各种附加特征和替代实施例。本
技术实现思路
旨在简单地作为对读者的简要介绍，并不指示或暗示本文提及的示例覆盖本公开的所有方面，或者是本公开的必需或必要方面。附图说明以下描述参考了示例实施例的附图，其中：图1A是示例基础设施建模软件架构的高级框图；图1B是可以与图1A的基础设施建模软件架构的公文包一起使用的示例数据库模式的一部分；图2是可以作为客户端设备上的前端应用的部分来执行的基础设施建模前端模块的示例软件类的框图；图3是可以作为客户端设备或云计算设备上的后端应用的部分来执行的基础设施建模后端模块的示例软件类的框图；图4是用于前端驱动、增量式HLOD子树创建和图块动态生成来显示基础设施模型（例如，iModel®模型）的视图的示例步骤序列的流程图；图5是可以作为图4的一部分执行以产生累积的几何形状、将该累积的几何形状从高级图元转换为低级图元、并将结果编码为图块内容（例如，二进制表示）的示例步骤序列的流程图；图6是可以由图5的几何形状集合子处理执行的示例步骤序列的流程图；图7是可以由图5的序列化子处理执行的示例步骤序列的流程图；和图8是用于编码图块内容的示例格式。具体实施方式图1A是示例基础设施建模软件架构100的高级框图。该架构可以划分为在终端用户本地提供的一个或多个计算设备（统称为“客户端设备”）上执行的客户端软件110和在远离终端用户提供的一个或多个计算设备（统称为“云计算设备”）上执行的基于云的软件112，基于云的软件112可经由网络（例如，互联网）访问。客户端软件110可以包括在由web浏览器124（例如，Chrome®web浏览器）提供的虚拟环境（例如，“浏览器沙箱”）内操作的web前端应用120、直接在操作系统下操作的桌面前端应用122以及与之交互的后端应用132。基于云的软件112可以包括基础设施建模中枢服务（例如，iModelHubTM服务）142、其他服务软件152、154和与web前端应用120交互的后端应用130。基于云的软件112的核心可以是基础设施建模中枢服务（例如，iModelHubTM服务）142，其为充当物理基础设施的“数字双胞胎”的基础设施模型（例如，iModel®模型）提供集中式管理和同步支持。如本文所使用的，术语“基础设施”是指在现实世界中已经构建或计划构建的物理结构或对象。基础设施的示例包括建筑、工厂、道路、铁路、管网等。基础设施模型（例如，iModel®模型）可以是这样的建筑、工厂、道路、铁路、管网等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：/n由在远程计算设备上执行的后端模块接收对支持模型视图的分级细节层次（HLOD）子树的所选图块的图块内容的请求；/n由后端模块计算所选图块的空间；/n由后端模块通过以下方式处理所选图块空间内的几何形状/n保留在图块的细节层次（LOD）上可见地贡献的几何形状，并丢弃太小而无法在LOD上可见地贡献的几何形状，以产生累积的几何形状，和/n将累积的几何形状从具有符号的高级几何形状图元转换成低级图元；/n由后端模块将几何形状编码成图块内容；以及/n将图块内容传输到本地计算设备上的前端模块，以使得能够在前端模块没有利用高级几何形状图元的情况下在其显示屏上显示所述模型的视图。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181014 US 62/7453751.一种方法，包括：
由在远程计算设备上执行的后端模块接收对支持模型视图的分级细节层次（HLOD）子树的所选图块的图块内容的请求；
由后端模块计算所选图块的空间；
由后端模块通过以下方式处理所选图块空间内的几何形状
保留在图块的细节层次（LOD）上可见地贡献的几何形状，并丢弃太小而无法在LOD上可见地贡献的几何形状，以产生累积的几何形状，和
将累积的几何形状从具有符号的高级几何形状图元转换成低级图元；
由后端模块将几何形状编码成图块内容；以及
将图块内容传输到本地计算设备上的前端模块，以使得能够在前端模块没有利用高级几何形状图元的情况下在其显示屏上显示所述模型的视图。


2.根据权利要求1所述的方法，其中LOD由图块屏幕大小指示，并且所述处理进一步包括：
基于图块屏幕大小计算弦长公差；
查询与所选图块的空间相交的模型的元素；和
基于弦长公差确定每个元素在LOD上是否可见地可见地贡献。


3.根据权利要求1所述的方法，其中保留几何形状进一步包括
确定高级几何形状图元的符号
基于符号，生成多面或线串；以及
产生特征表的条目，所述条目包括基于多面或线串的低级图元的顶点的描述，
其中特征表的条目在编码中被编码以产生图块内容。


4.根据权利要求3所述的方法，其中编码将几何形状编码成可传输的二进制表示。


5.根据权利要求3所述的方法，其中编码进一步包括：
将特征表的条目附加到报头；
将每个低级图元的详细数据序列化成数据存储；
将描述材料、纹理和/或几何形状图元的场景序列化并附加到特征表，
将数据存储附加到场景。


6.根据权利要求1所述的方法，其中编码将描述几何形状的顶点的所有数据编码成单个表。


7.根据权利要求1所述的方法，其中编码将描述几何形状的网格及其边的所有数据编码成单个表。


8.根据权利要求1所述的方法，其中高级几何形状图元包括b样条、曲线、圆锥或多面。


9.根据权利要求1所述的方法，其中低级图元包括折线或网格。


10.根据权利要求1所述的方法，其中符号包括颜色、线宽或材料。


11.根据权利要求1所述的方法，其中模型是基础设施模型，所述基础设施模型对现实世界中已经构建或计划构建的物理结构或对象进行建模。


12.一种方法，包括：
由在远程计算设备上执行的后端模块接收对支持模型视图的分级细节层次（HLOD）子树的所选图块的图块内容的请求；

【专利技术属性】
技术研发人员：P·康奈利，R·B·本特利，
申请(专利权)人：本特利系统有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US