CN102117493B - 一种三维建模中数据更新的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种三维建模中数据更新的方法及装置，以解决更新数据需要进行分割并与原数据融合的问题。所述方法包括：按照原数据的分层分块方式，对更新数据进行分层分块处理；将新数据块替换相应的原数据块，并在与相邻数据块相接时，将相邻数据块的边的高度更改为新数据块的边的高度。本发明实现了更新数据与原数据的融合，提供的数据块接缝方法方便简单而且速度快，同时并不改变模型内部的结构。

Description

一种三维建模中数据更新的方法及装置

技术领域

本发明涉及三维建模技术领域，特别是涉及一种三维建模中数据更新的方法及装置。

背景技术

三维建模常用于地理信息数据的处理，在油田开发、地质研究等多个领域具有应用价值。三维建模从过程上来讲，是在空间建立立体模型的一种方法；从结果上来讲，简单的说就是建立的模型具有空间感并能看到上下前后左右。

目前采用的一种三维建模方法是建立分层分块的金字塔结构，即将原始数据分为多个层次，每个层次代表不同精细程度(即不同分辨率)的数据模型；对于每层数据，又进行数据块分割。

参照图1所示，采用的是2倍率金字塔分层结构。从金字塔的底层(即图中的第0层)到高层(即图中的第2层)其分辨率越来越高，而分的块数也越来越多。假设底层分辨率为r₀，则任意i层的分辨率为r_i＝r₀*2^-1。这样，对于特别是电视输出这种恒定显示精度的要求来说，使用金字塔模型可以使数据的访问量保持在一个比较小和恒定的范围。

但是，用户可能会经常对局部数据进行更新，为了满足上述分层分块建模的方法，需要对更新的部分数据进行局部的金字塔数据分割。而且，在更新数据替换原数据的时候，由于分块规则是按照原数据的分块规则来进行的，因此更新数据可能不能进行完整分块，由此可能产生多余的不完整块，而这些不完整块又不能简单的丢弃，否则会产生数据丢失，这样也会产生块内部新旧数据的接缝问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种三维建模中数据更新的方法及装置，以解决更新数据需要进行分割并与原数据融合的问题。

为了解决上述问题，本发明公开了一种三维建模中数据更新的方法，包括：

按照原数据的分层分块方式，对更新数据进行分层分块处理；

将新数据块替换相应的原数据块，并在与相邻数据块相接时，将相邻数据块的边的高度更改为新数据块的边的高度。

优选的，对更新数据进行分层分块处理之后，还包括：

保留原数据，将分层分块处理后的更新数据存储在不同于原数据存储的区域；

则显示时读取新数据块替换相应的原数据块。

其中，按照原数据的分层分块方式，对更新数据进行分层分块处理包括：

根据原始经纬度数据的分辨率，当更新数据分割层的分辨率不再满足分割要求时，这个层次就为最高层次；当更新数据分割层仅能组成一个块或不满足组成一个块时，这个层次就为最低层次；

在最低层和最高层之间按照原数据的分块方式进行块分割；

对每层的每个数据块，利用经纬度信息计算形成数据块的信息。

优选的，所述对每层的每个数据块，利用经纬度信息计算形成数据块的信息包括：

对每层的每个数据块，计算相对应的经纬度范围，并计算需要读取的原始经纬度数据；

对所读取的原始经纬度数据进行就近插值计算，得到形成数据块的信息；

所述就近插值是指通过计算某个数据点与周围四个角点的距离，获得距离该数据点最近的角点，并将该角点的值作为新值更新该数据点的值；其中，所述角点是指原始经纬度数据。

优选的，所述原数据的分层分块方式为金字塔结构，各层所有数据块的大小都相等，并且数据块的大小为2的整数幂。

本发明还提供了一种三维建模中数据更新的装置，包括：

分层分块模块，用于按照原数据的分层分块方式，对更新数据进行分层分块处理；

数据块接缝模块，用于将新数据块替换相应的原数据块，并在与相邻数据块相接时，将相邻数据块的边的高度更改为新数据块的边的高度。

优选的，所述装置还包括：

保存模块，用于保留原数据，将分层分块处理后的更新数据存储在不同于原数据存储的区域；

显示模块，用于显示时触发数据块接缝模块，读取新数据块替换相应的原数据块。

其中，所述分层分块模块包括：

分层单元，用于根据原始经纬度数据的分辨率，当更新数据分割层的分辨率不再满足分割要求时，这个层次就为最高层次；当更新数据分割层仅能组成一个块或不满足组成一个块时，这个层次就为最低层次；

分块单元，用于在最低层和最高层之间按照原数据的分块方式进行块分割；

块数据生成单元，用于对每层的每个数据块，利用经纬度信息计算形成数据块的信息。

优选的，所述块数据生成单元包括：

块范围确定子单元，用于对每层的每个数据块，计算相对应的经纬度范围，并计算需要读取的原始经纬度数据；

插值计算子单元，用于对所读取的原始经纬度数据进行就近插值计算，得到形成数据块的信息；所述就近插值是指通过计算某个数据点与周围四个角点的距离，获得距离该数据点最近的角点，并将该角点的值作为新值更新该数据点的值；其中，所述角点是指原始经纬度数据。

优选的，所述原数据的分层分块方式为金字塔结构，各层所有数据块的大小都相等，并且数据块的大小为2的整数幂。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明进行数据更新时，首先需要对更新数据进行分层分块处理，为了方便进行新旧数据的融合，需要按照原数据的分层分块方式确定更新数据的层次和数据块，即不仅要采用金字塔的分割方式，而且分割出来的块范围和分辨率也必须与原数据一致。

本发明将新数据块替换相应的原数据块时，为了解决块之间的接缝问题，在与相邻数据块相接时，将相邻数据块的边的高度更改为新数据块的边的高度。所述接缝方法方便简单而且速度快，同时并不改变模型内部的结构。

附图说明

图1是现有技术中分层分块的金字塔结构示意图；

图2是本发明实施例所述一种三维建模中数据更新的方法流程图；

图3是本发明实施例中新旧数据块之间的接缝示意图；

图4是本发明实施例中解决新旧数据块之间接缝问题的示意图；

图5是本发明实施例中按照原数据模型对更新数据进行分层分块处理的流程图；

图6是本发明实施例中就近插值计算的示意图；

图7是本发明实施例所述一种三维建模中数据更新的装置结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图2，是本发明实施例所述一种三维建模中数据更新的方法流程图。

步骤201，按照原数据的分层分块方式，对更新数据进行分层分块处理；

当对三维模型中的局部数据进行更新时，首先需要将更新数据进行局部的金字塔数据分割。所述金字塔数据分割是指：将数据分为多个层次，每个层次代表不同分辨率的数据模型，每个层次的数据又划分为数据块。参照图1所示，从金字塔的底层(即图中的第0层)到高层(即图中的第2层)其分辨率越来越高，而分的块数也越来越多。

优选的，为了方便计算，原数据模型采用的是金字塔四叉树结构，即每个数据块在下一层被细分为四个数据块。原数据模型的分层方式是：

最高层是根据原始经纬度数据的分辨率要求而确定，由于原始经纬度数据的分辨率是最精细的，所以最高层的分辨率不能超过原始经纬度数据的分辨率，因此当某一层的分辨率不能再分割时，该层就确定为最高层。

而最低层是根据屏幕输出分辨率的大小来确定。假设最低层数据能够满足视频输出大小，同时考虑硬盘文件读取速度就可以确定块的大小和块的多少，从而确定最低层分块的实际情况。而为了便于重新读取，会将建模数据进行缓存，而缓存如果太大不仅浪费内存空间而且命中率会降低，而缓存太小又不足以描述已建模型的缓冲，因此我们将缓存大小设定为最低层的大小。按照原数据的分割方式，当且仅当新数据仅能分成一个块或刚不满足一个块时，这个层次就为最低层次。

原数据模型的分块方式是：

1、等大小规则分块，其中等大小指的是不同层的所有数据块之间的宽高都相等，而规则是指有规律的，不是乱序的。采用这种原则的原因是：如果采用不规则分块，或不等大小分块，将增加接边算法的复杂度；同时等大小分块可以使加载时间保持一致，简化内存管理，阻止产生内存碎片。

2、数据块大小为2的整数幂。原因是：简化建立分层金字塔的复杂度，而且现在纹理映射的图像大小一般都要求宽高为2的整数幂。

为了方便进行新旧数据的融合，更新数据需要遵守上述原数据的分割方式，即更新数据不仅要采用金字塔的分割方式，而且分割出来的块范围和分辨率也必须与原数据一致。这样，当新分割层仅能组成一个块或不满足组成一个块时，这个层次就为最低层次；而最高层次的确定是更新数据的分辨率不再满足分割要求时就为最高层次。

步骤202，将新数据块替换相应的原数据块，并在与相邻数据块相接时，将相邻数据块的边的高度更改为新数据块的边的高度。

对更新数据进行分层分块处理之后，需要将更新数据替换相应的原数据，才能完成更新。但是，在替换的过程中，可能存在新数据块与原数据模型中相邻数据块的接缝问题。由于新旧数据采用的是同样的分割方法，在块内新旧数据的分辨率是一样的，所以新旧数据产生接缝的问题根源是新旧数据的高度值发生变化。

参照图3所示，A1表示原数据模型中与被替换的原数据块相邻的数据块的高度值，A2表示更新的数据块的高度值。A1与A2之间存在高度差值，即存在接缝问题。

本实施例的解决方法是：让相邻数据块的高度(A1)去适应更新数据块的高度(A2)，即将相邻数据块的边的高度更改为新数据块的边的高度，参照图4所示。这样既不改变其内部的节点结构，又不影响新数据的显示，而且这样改变比较简单和方便快速。

通过以上流程，三维模型就实现了数据更新的完整过程，更新的数据可以与原数据实现良好融合，不存在接缝问题。

优选的，当所有的更新数据按照金字塔分割的方式组织完成后，会将这些分割好的数据放置在一个预先设定的路径上，而并不是直接将这部分数据替换原来的旧数据，即保留原数据，这样方便用户进行数据还原。而在显示的时候，才会读取新数据去替换旧数据进行显示。

下面通过图5详细说明如何按照原数据模型对更新数据进行分层分块处理。

参照图5，是本发明实施例中按照原数据模型对更新数据进行分层分块处理的流程图。

步骤501，读取新数据；

所述新数据通常是指航拍的地理信息数据，用于更新三维模型中的旧数据；

步骤502，判断读取是否成功；

由于航拍数据存在具有特定格式的文件中，因此如果解析不了这种特定格式，就读取不出数据。

如果读取成功，则继续步骤503；否则，通知用户读取不成功。

步骤503，获得原始经纬度信息和投影模式；

航拍数据中包括原始的经纬度信息以及使用的投影模式，投影模式有多种，如果航拍数据使用的投影模式与三维模型使用的投影模式不同，还需要进行投影模式转换，将航拍数据使用的投影模式转换为三维模型使用的投影模式。

然后，按照旧数据的分割方式，根据原始经纬度数据的分辨率计算新数据分割的层次，具体分为步骤504和步骤505，如下：

步骤504，最低分割层计算，按照原数据的分割方式，当且仅当新数据仅能分成一个块或刚不满足一个块时，这个层次就为最低层次；

步骤505，最高分割层计算，根据原始经纬度数据的分辨率，当新数据的分辨率不足以支持分割时，这个层次就为最高层次；

所述不足以支持分割是指：新数据最高层的分辨率不能超过原始经纬度数据的分辨率，因为原始经纬度数据是最精细的。

步骤506，在最低层和最高层之间对数据进行块分割；

如果三维模型为图1所示的金字塔四叉树模式，则每一层的块数为2的整数幂，即为2倍率金字塔分层结构。

步骤507，对每层的每个数据块，利用经纬度信息计算形成数据块的信息；

由于新数据为了显示方便需要依赖旧数据的分割方式，因此可能造成部分数据不能满足原数据的坐标位置，这时就需要进行插值计算出该位置正确的值。

具体包括：

第一步，对每个数据块计算相对应的经纬度范围，并计算需要读取的原始经纬度数据；

第二步，对所读取的原始经纬度数据进行插值计算，得到形成数据块的信息。

插值时根据当前层的分辨率进行，数据插值的算法有很多种。本实施例中，由于在模型显示的方法中遵循的是数据分辨率小于显示分辨率，也就是说这里的插值影响是像素级的，对于正常的显示来说误差是可以忽略不计的。因此，为了进行快速的新值计算，本实施例采用了最便捷和迅速的方案：就近插值法。

就近插值法，就是通过计算某个数据点与周围四个角点的距离，获得距离该数据点最近的角点，并将该角点的值作为新值更新该数据点的值。其中，所述角点是指原始经纬度数据，所述数据点是指形成数据块的信息。

参照图6，是本发明实施例中就近插值计算的示意图。

假设某建模数据坐标位置为B，这样可以找到其相邻4个数据坐标位置(A1---A4，即原始经纬度数据)。通过这个四个坐标位置进行插值可以算出坐标位置B的新值。

插值计算过程是：通过计算四个角点(A1---A4)与B的距离(L1---L4)，获得距离B点最近的角点，然后将这个点的值作为新值去更新B点的值。

步骤508，按照分层分块三维模式的要求将分割后的新数据保存。

针对上述方法实施例，本发明还提供了相应的更新装置实施例。

参照图7，是本发明实施例所述一种三维建模中数据更新的装置结构图。

所述装置主要包括：

分层分块模块71，用于按照原数据的分层分块方式，对更新数据进行分层分块处理；

数据块接缝模块72，用于将新数据块替换相应的原数据块，并在与相邻数据块相接时，将相邻数据块的边的高度更改为新数据块的边的高度。

进一步的，所述分层分块模块71可以包括：

分层单元，用于根据原始经纬度数据的分辨率，当更新数据分割层的分辨率不再满足分割要求时，这个层次就为最高层次；当更新数据分割层仅能组成一个块或不满足组成一个块时，这个层次就为最低层次；

分块单元，用于在最低层和最高层之间按照原数据的分块方式进行块分割；

块数据生成单元，用于对每层的每个数据块，利用经纬度信息计算形成数据块的信息。

其中，所述块数据生成单元进一步可以包括：

块范围确定子单元，用于对每层的每个数据块，计算相对应的经纬度范围，并计算需要读取的原始经纬度数据；

插值计算子单元，用于对所读取的原始经纬度数据进行就近插值计算，得到形成数据块的信息；所述就近插值是指通过计算某个数据点与周围四个角点的距离，获得距离该数据点最近的角点，并将该角点的值作为新值更新该数据点的值；其中，所述角点是指原始经纬度数据。

优选的，所述原数据的分层分块方式为金字塔结构，各层所有数据块的大小都相等，并且数据块的大小为2的整数幂。

优选的，所述装置还可以包括：

保存模块73，用于保留原数据，将分层分块处理后的更新数据存储在不同于原数据存储的区域；

显示模块74，用于显示时触发数据块接缝模块，读取新数据块替换相应的原数据块。

综上所述，本发明所述装置进行数据更新时，首先需要对更新数据进行分层分块处理，为了方便进行新旧数据的融合，需要按照原数据的分层分块方式确定更新数据的层次和数据块，即不仅要采用金字塔的分割方式，而且分割出来的块范围和分辨率也必须与原数据一致。

而且，本发明所述装置将新数据块替换相应的原数据块时，为了解决块之间的接缝问题，在与相邻数据块相接时，将相邻数据块的边的高度更改为新数据块的边的高度。所述接缝方法方便简单而且速度快，同时并不改变模型内部的结构。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上对本发明所提供的一种三维建模中数据更新的方法及装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种三维建模中数据更新的方法，其特征在于，包括：

按照原数据的分层分块方式，对更新数据进行分层分块处理；

将新数据块替换相应的原数据块，并在与相邻数据块相接时，将相邻数据块的边的高度更改为新数据块的边的高度；

其中，所述按照原数据的分层分块方式，对更新数据进行分层分块处理包括：

根据原始经纬度数据的分辨率，当更新数据分割层的分辨率不再满足分割要求时，这个层次就为最高层次；当更新数据分割层仅能组成一个块或不满足组成一个块时，这个层次就为最低层次；

在最低层和最高层之间按照原数据的分块方式进行块分割；

对每层的每个数据块，利用经纬度信息计算形成数据块的信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对更新数据进行分层分块处理之后，还包括：

保留原数据，将分层分块处理后的更新数据存储在不同于原数据存储的区域；

则显示时读取新数据块替换相应的原数据块。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对每层的每个数据块，利用经纬度信息计算形成数据块的信息包括：

对每层的每个数据块，计算相对应的经纬度范围，并计算需要读取的原始经纬度数据；

对所读取的原始经纬度数据进行就近插值计算，得到形成数据块的信息；

所述就近插值是指通过计算某个数据点与周围四个角点的距离，获得距离该数据点最近的角点，并将该角点的值作为新值更新该数据点的值；其中，所述角点是指原始经纬度数据。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述原数据的分层分块方式为金字塔结构，各层所有数据块的大小都相等，并且数据块的大小为2的整数幂。

5.一种三维建模中数据更新的装置，其特征在于，包括：

分层分块模块，用于按照原数据的分层分块方式，对更新数据进行分层分块处理；

数据块接缝模块，用于将新数据块替换相应的原数据块，并在与相邻数据块相接时，将相邻数据块的边的高度更改为新数据块的边的高度；

其中，所述分层分块模块包括：

分层单元，用于根据原始经纬度数据的分辨率，当更新数据分割层的分辨率不再满足分割要求时，这个层次就为最高层次；当更新数据分割层仅能组成一个块或不满足组成一个块时，这个层次就为最低层次；

分块单元，用于在最低层和最高层之间按照原数据的分块方式进行块分割；

块数据生成单元，用于对每层的每个数据块，利用经纬度信息计算形成数据块的信息。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：

保存模块，用于保留原数据，将分层分块处理后的更新数据存储在不同于原数据存储的区域；

显示模块，用于显示时触发数据块接缝模块，读取新数据块替换相应的原数据块。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述块数据生成单元包括：

块范围确定子单元，用于对每层的每个数据块，计算相对应的经纬度范围，并计算需要读取的原始经纬度数据；

插值计算子单元，用于对所读取的原始经纬度数据进行就近插值计算，得到形成数据块的信息；所述就近插值是指通过计算某个数据点与周围四个角点的距离，获得距离该数据点最近的角点，并将该角点的值作为新值更新该数据点的值；其中，所述角点是指原始经纬度数据。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：

所述原数据的分层分块方式为金字塔结构，各层所有数据块的大小都相等，并且数据块的大小为2的整数幂。