一种三维模型单体化实现方法技术

本申请实施例提供了一种三维模型单体化实现方法，所述方法包括以下步骤：使用八叉树结构对倾斜模型进行划分；将划分后的八分子节点通过射线法进行矢量数据提取；将提取的矢量数据录入数据库，根据数据库中的信息对倾斜模型建筑物分层单体化。本申请实施例通过将倾斜模型三角格网合并以减少渲染管线的调用次数，用于解决倾斜模型数据量较大时倾斜模型渲染效率低的问题；可以解决目前倾斜模型矢量数据提取存在的费时费力及精度问题，实现了倾斜模型分层单体化。型分层单体化。型分层单体化。

【技术实现步骤摘要】
一种三维模型单体化实现方法


[0001]本申请各实施例属于大数据
，特别是涉及一种三维模型单体化实现方法。

技术介绍

[0002]倾斜模型的单体化是随着倾斜摄影技术的发展而出现的新需求，解决倾斜摄影数据在GIS中的落地应用问题。当前，倾斜模型单体化的方法主要分为两大类：物理单体化方法和矢量单体化方法。物理单体化方法包括模型重建单体化和切割单体化，矢量单体化方法包括矢量ID单体化和矢量动态单体化。
[0003]矢量动态单体化是把单体化对象对应的矢量面叠加到倾斜模型上，与一个包围盒较为相似，把倾斜模型从上到下完整的包围起来，渲染时，指定包围盒的颜色，从而实现倾斜模型的单体化效果。矢量面可以根据倾斜摄影数据生产的数字线划地图进行数据配准，或者根据数字正射影像进行矢量面的半自动勾画，通过二维矢量面挂接属性数据，更贴合GIS的应用需求。
[0004]对于动态单体化二维矢量面的获取，主要有基于CAD数据提取、基于数字正射影像(Digital Orthophoto Map，简称DOM)提取和基于数字表面模型(Digital Surface Model，简称DSM)提取等方法。对于高度信息的获取，可以利用点云数据坐标求取高程值，使用现有的城市基础底图数据将建筑物的高度信息关联到建筑物对应的二维矢量面中，或者对于楼层规则的建筑物，可以根据楼层数目估计高度信息。
[0005]现有提取矢量数据的方式多借助倾斜模型生产时附加的一些产品，如DOM数据、DSM数据和点云数据等，然后导入第三方软件中进行二维矢量面的人工绘制或相关属性的提取，该方式费时费力；利用现有已保存的建筑物相关数据，如建筑物CAD数据和城市基础底图数据提取二维矢量面和高度信息时，由于这些数据和倾斜模型数据获取的设备与方法不同，往往导致两者在精度上存在差异，比如根据城市基础底图数据提取的建筑物高度信息和倾斜模型实际的高度信息不匹配。

技术实现思路

[0006]本申请实施例的目的在于提供一种三维模型单体化实现方法、系统、设备及计算机可读介质，所述方法用于解决数据加载调度时间长和倾斜模型浏览顺畅度低的问题；通过将倾斜模型三角格网合并以减少渲染管线的调用次数，用于解决倾斜模型数据量较大时倾斜模型渲染效率低的问题；通过基于射线法的倾斜模型矢量数据提取方法，用于解决目前倾斜模型矢量数据提取存在的费时费力及精度问题；根据提取的矢量数据，在Cesium中使用图元构建模型包围盒并叠加在倾斜模型上，实现了倾斜模型分层单体化，从而解决
技术介绍
中的问题。
[0007]为了解决上述技术问题，本申请实施例提供的三维模型单体化实现方法的技术方案具体如下：
[0008]第一方面，本申请实施例公开了一种三维模型单体化实现方法，所述方法包括以下步骤：
[0009]使用八叉树结构对倾斜模型进行划分；
[0010]将划分后的八分子节点通过射线法进行矢量数据提取；
[0011]将提取的矢量数据录入数据库，根据数据库中的信息对倾斜模型建筑物分层单体化。
[0012]在上述任一方案中优选的实施例，在使用八叉树结构对倾斜模型进行划分之前，还包括：
[0013]解析瓦片集数据，根据根节点构建自适应八叉树数据结构；
[0014]将瓦片的根节点压入测试队列；
[0015]根据视点参数和屏幕范围，利用视椎体剔除算法判断瓦片是否在视域内，若瓦片在视域内，则利用瓦片中三角面片的数量判断该瓦片是否满足自适应因子K，若瓦片不在视域内，则将瓦片剔除；
[0016]利用瓦片中三角面片的数量判断该瓦片是否满足自适应因子K，满足要求，则比较当前瓦片的屏幕空间误差和空间屏幕误差阈值；
[0017]比较当前瓦片的屏幕空间误差和空间屏幕误差阈值，若空间屏幕误差满足要求，则进行瓦片渲染，结束流程；若不满足，则使用自适应八叉树结构将该瓦片划分为八分子节点，将八个子节点逐个根据视点参数和屏幕范围，利用视椎体剔除算法判断瓦片是否在视域内，直到满足要求为止。
[0018]在上述任一方案中优选的实施例，所述使用八叉树结构对倾斜模型进行划分，包括以下步骤：
[0019]对于倾斜模型，构建包围整个数据范围的正方体；
[0020]将构建的包围整个数据范围的正方体作为自适应八叉树结构的根节点；
[0021]将根节点平均划分为八个等尺寸的小正方体，称为根节点的孩子节点；
[0022]设置子空间瓦片中三角面片数量的自适应因子K，若子空间中的三角面片数量小于自适应因子K，则不再对子空间进行八叉树结构划分。
[0023]在上述任一方案中优选的实施例，所述将划分后的八分子节点通过射线法进行矢量数据提取，包括：
[0024]将屏幕坐标转换世界坐标，所述将屏幕坐标转换世界坐标包括：将屏幕坐标与图像坐标进行转换，将转换后的图像坐标与相机坐标进行转换，将转换后的相机坐标与世界坐标进行转换；
[0025]射线与倾斜模型相交测试，根据鼠标拾取点的屏幕坐标，得到拾取点在图像坐标系下的坐标p，并根据相机坐标系的原点O
C
，将点p和点O
C
，转换到世界坐标系下，求出世界坐标系下的射线O
W
P，判断射线与三维瓦片包围盒是否相交，如果不相交，则进行下一个瓦片包围盒的测试；如果相交，则继续对该包围盒的子包围盒进行上述测试，直到包含三维瓦片的叶子节点；将射线与叶子节点包含的所有三角面片进行求交测试；对交点坐标集合关于Z值进行排序，求出最小的Z
W
；
[0026]世界坐标转大地坐标，构建与大地空间直角坐标系重合的世界坐标系，即X＝X
W
，Y＝Y
W
，Z＝Z
W
，由大地空间直角坐标解算得到地球椭球的大地坐标，计算公式，如：
其中，X＝X
W
，Y＝Y
W
，Z＝Z
W
，a为地球椭球长半轴，b为短半轴，e为第一偏心率；
[0027]鼠标指定位置大地坐标查询流程，鼠标拾取计算机屏幕上指定位置像素点的坐标，经过图像坐标系、相机坐标系，最后转换到世界坐标系。
[0028]在上述任一方案中优选的实施例，所述将屏幕坐标与图像坐标进行转换包括：
[0029]建立使用物理单位的图像坐标系，假设拾取点p，在平面坐标系中的坐标为(u,v)，在图像坐标系中的坐标为(x,y)，屏幕坐标系中的每个像素点和图像坐标系中的坐标有如下的关系：
[0030][0031]其中，dx和dy代表每个像素在横坐标x和纵坐标y的物理尺寸，单位为毫米/像素，令(u,v)用齐次坐标表示为(u,v,1)，并写成矩阵形式有：所述将转换后的图像坐标与相机坐标进行转换，包括：
[0032]使用透视投影展开分析，图像坐标系中的点p为相机坐标系中的点P在视椎体近平面上的投影，p在图像坐标系中的坐标(x,y)，在相机坐标系中的坐标P(X
C
,Y
C
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维模型单体化实现方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：使用八叉树结构对倾斜模型进行划分；将划分后的八分子节点通过射线法进行矢量数据提取；将提取的矢量数据录入数据库，根据数据库中的信息对倾斜模型建筑物分层单体化。2.根据权利要求1所述的三维模型单体化实现方法，其特征在于，在使用八叉树结构对倾斜模型进行划分之前，还包括：解析瓦片集数据，根据根节点构建自适应八叉树数据结构；将瓦片的根节点压入测试队列；根据视点参数和屏幕范围，利用视椎体剔除算法判断瓦片是否在视域内，若瓦片在视域内，则利用瓦片中三角面片的数量判断该瓦片是否满足自适应因子K，若瓦片不在视域内，则将瓦片剔除；利用瓦片中三角面片的数量判断该瓦片是否满足自适应因子K，满足要求，则比较当前瓦片的屏幕空间误差和空间屏幕误差阈值；比较当前瓦片的屏幕空间误差和空间屏幕误差阈值，若空间屏幕误差满足要求，则进行瓦片渲染，结束流程；若不满足，则使用自适应八叉树结构将该瓦片划分为八分子节点，将八个子节点逐个根据视点参数和屏幕范围，利用视椎体剔除算法判断瓦片是否在视域内，直到满足要求为止。3.根据权利要求2所述的三维模型单体化实现方法，其特征在于，所述使用八叉树结构对倾斜模型进行划分，包括以下步骤：对于倾斜模型，构建包围整个数据范围的正方体；将构建的包围整个数据范围的正方体作为自适应八叉树结构的根节点；将根节点平均划分为八个等尺寸的小正方体；设置子空间瓦片中三角面片数量的自适应因子K，若子空间中的三角面片数量小于自适应因子K，则不再对子空间进行八叉树结构划分。4.根据权利要求3所述的三维模型单体化实现方法，其特征在于，所述将划分后的八分子节点通过射线法进行矢量数据提取，包括：将屏幕坐标转换世界坐标，所述将屏幕坐标转换世界坐标包括：将屏幕坐标与图像坐标进行转换，将转换后的图像坐标与相机坐标进行转换，将转换后的相机坐标与世界坐标进行转换；射线与倾斜模型相交测试，根据鼠标拾取点的屏幕坐标，得到拾取点在图像坐标系下的坐标p，并根据相机坐标系的原点O
C
，将点p和点O
C
，转换到世界坐标系下，求出世界坐标系下的射线O
W
P，判断射线与三维瓦片包围盒是否相交，如果不相交，则进行下一个瓦片包围盒的测试；如果相交，则继续对该包围盒的子包围盒进行上述测试，直到包含三维瓦片的叶子节点；将射线与叶子节点包含的所有三角面片进行求交测试；对交点坐标集合关于Z值进行排序，求出最小的Z
W
；世界坐标转大地坐标，构建与大地空间直角坐标系重合的世界坐标系，即X＝X
W
，Y＝Y
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，Z＝Z
W
，由大地空间直角坐标解算得到地球椭球的大地坐标，计算公式，如：
其中，X＝X
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，Y＝Y
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，Z＝Z
W
，a为地球椭球长半轴，b为短半轴，e为第一偏心率；鼠标指定位置大地坐标查询流程，鼠标拾取计算机屏幕上指定位置像素点的坐标，经过图像坐标系、相机坐标系，最后转换到世界坐标系。5.根据权利要求4所述的三维模型单体化实现...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔锁财，张明远，刘庆彬，李小杰，丛杨，韩润，邵冰，朱常宝，
申请(专利权)人：山东瑞智飞控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：