CN109101674B - 一种复杂线性模型规则化建模方法及系统 - Google Patents

一种复杂线性模型规则化建模方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种复杂线性模型规则化建模方法及系统，所述方法包括：基于三维直角坐标系用参数描述待建模复杂线性模型中主线模型和各子线模型的特征；根据主线模型的参数生成主线模型，根据各子线模型的参数生成各子线模型；根据主线模型与各子线模型之间的组合方式，以及各子线模型之间的组合方式，对主线模型和各子线模型进行组合，生成待建模复杂线性模型。本发明一方面，根据参数和组合方式进行建模，复用率高；另一方面，通过对主线性模型和子线性模型的参数进行调整待建模复杂线性模型的细节，便于修改，灵活性强。

Description

一种复杂线性模型规则化建模方法及系统
技术领域
本发明属于三维建模技术领域，更具体地，涉及一种复杂线性模型规则化建模方法及系统。
背景技术
使用三维模型进行规划设计，不仅能够提供直观的视觉反馈，也可以采用三维分析的方法进行设计验证和优化。目前，对现状地物的三维信息采集已经有较为高效的方式，例如三维激光扫描和倾斜摄影测量。但三维建模仍然是一项费时费力，且成本较高的工作。
现有技术中通过参数化描述模型，实现规则化批量建模，是降低建模成本的主要方式。例如，道路等线性模型可以建立断面和中心线参数，沿中心线对断面进行放样实现批量建模；建筑物等可建立投影面和高度等参数，通过拉高投影面实现批量建模。
复杂线性模型沿着一条线延伸分布，且横切面不是单一几何形状，例如包含附属设施的铁路或者包含闸门的沟渠等。复杂线性模型一般难以采用参数化描述来实现规则化批量建模，需要进行单独建模。一方面，单独建模需要单独对场景的每个部分进行建模，需要花费大量时间；另一方面，单独建模的模型只能作为一个整体进行重复利用，且重复利用时只能通过旋转和缩放方式来匹配目标场景，灵活性和通用性差，从而导致建模成本高。
发明内容
为克服上述现有的复杂模型建模方法费时费力，且复用率低的问题或者至少部分地解决上述问题，本发明提供一种复杂线性模型规则化建模方法及系统。
根据本发明的第一方面，提供一种复杂线性模型规则化建模方法，包括：
基于三维直角坐标系用参数描述待建模复杂线性模型中主线模型和各子线模型的特征；
根据所述主线模型的参数生成所述主线模型，根据各所述子线模型的参数生成各所述子线模型；
根据所述主线模型与各所述子线模型之间的组合方式，以及各所述子线模型之间的组合方式，对所述主线模型和各所述子线模型进行组合，生成所述待建模复杂线性模型。
根据本发明第二方面提供一种复杂线性模型规则化建模系统，包括：
描述模块，用于基于三维直角坐标系用参数描述待建模复杂线性模型中主线模型和各子线模型的特征；
生成模块，用于根据所述主线模型的参数生成所述主线模型，根据各所述子线模型的参数生成各所述子线模型；
组合模块，用于根据所述主线模型与各所述子线模型之间的组合方式，以及各所述子线模型之间的组合方式，对所述主线模型和各所述子线模型进行组合，生成所述待建模复杂线性模型。
根据本发明的第三方面，提供一种复杂线性模型规则化建模设备，包括：
至少一个处理器、至少一个存储器和总线；其中，
所述处理器和存储器通过所述总线完成相互间的通信；
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如前所述的方法。
根据本发明的第四方面，提供一种非暂态计算机可读存储介质，用于存储如前所述方法的计算机程序。
本发明提供一种复杂线性模型规则化建模方法及系统，该方法通过将待建模复杂线性模型分解成一个主线性模型和多个子线性模型，对主线性模型和各子线性模型进行参数描述，然后根据主线模型与各子线模型之间的组合方式，以及各子线模型之间的组合方式，对主线模型和各子线模型进行组合。一方面，根据参数和组合方式进行建模，复用率高；另一方面，通过对主线性模型和子线性模型的参数进行调整待建模复杂线性模型的细节，便于修改，灵活性强。
附图说明
图1为本发明实施例提供的复杂线性模型规则化建模方法整体流程示意图；
图2为本发明实施例提供的复杂线性模型规则化建模方法中待建模复杂线性模型结构示意图；
图3为本发明实施例提供的复杂线性模型规则化建模系统整体结构示意图；
图4为本发明实施例提供的复杂线性模型规则化建模设备整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的一个实施例中提供一种复杂线性模型规则化建模方法，图1为本发明实施例提供的复杂线性模型规则化建模方法整体流程示意图，该方法包括：S101，基于三维直角坐标系用参数描述待建模复杂线性模型中主线模型和各子线模型的特征；
其中，待建模复杂线性模型为需要进行建模的复杂线性模型。复杂线性模型是指沿着一条线延伸分布，且横切面不是单一几何形状的模型。主线模型为待建模复杂线性模型中沿着一条线延伸最长的模型。子线性模型为待建模复杂线性模型中除主线模型以外的其他线性模型。将待建模复杂线性模型分为主线模型和子线模型。采用三维直角坐标系主线模型和各子线模型的特征进行参数描述。待建模复杂线性模型被分离成一个主线性模型和多个子线性模型。
S102，根据主线模型的参数生成主线模型，根据各子线模型的参数生成各子线模型；
具体地，根据主线模型的参数生成主线模型，例如根据道路的横切面和中心线参数，沿中心线对横切面进行放样实现道路的批量建模。若各子线模型中各单体模型可以直接用参数进行描述，则根据各子线模型中各单体模型的参数生成各子线模型。
S103，根据主线模型与各子线模型之间的组合方式，以及各子线模型之间的组合方式，对主线模型和各子线模型进行组合，生成待建模复杂线性模型。
本实施例不限于主线模型与各子线模型之间的组合方式，不限于各子线模型之间的组合方式。各子线模型按照不同的组合方式与主线模型进行组合，可构造较为复杂的模型构造。在对主线模型和各子线模型进行组合时，以主线模型为基础模型，遍历各子线模型，在子线模型中的所有子节点生成或导入对应的单体模型，根据主线模型与各子线模型之间的组合方式，以及各子线模型之间的组合方式，对主线模型和各子线模型进行组合生成待建模复杂线性模型，待建模复杂线性模型如图2所示。图2中桥面为主线模型，所有的桥墩为子线模型。单体模型是指单个模型。
本实施例将待建模复杂线性模型分解成一个主线性模型和多个子线性模型，对主线性模型和各子线性模型进行参数描述，然后根据主线模型与各子线模型之间的组合方式，以及各子线模型之间的组合方式，对主线模型和各子线模型进行组合。一方面，根据参数和组合方式进行建模，复用率高；另一方面，通过对主线性模型和子线性模型的参数进行调整待建模复杂线性模型的细节，便于修改，灵活性强。
在上述实施例的基础上，本实施例中主线模型的参数包括中心线和横切面；子线模型的参数包括各子节点的三维坐标和子线模型中各单体模型的信息；其中，各子节点与各单体模型一一对应；当单体模型为预设模型时，单体模型的信息为单体模型的索引编号；当单体模型不为预设模型时，若单体模型不能直接用参数描述，则单体模型的信息为单体模型中各子模型的参数。
其中，子线性模型的子节点为子线性模型中各单体模型所在的位置。每个子节点对应有一个单体模型。预设模型为预先设计好的模型。索引编号用于唯一标识单体模型。当各单体模型不为预设模型时，判断单体模型是否能直接用参数进行描述。若各单体模型不能直接用参数描述，则对各单体模型中各子模型的特征进行参数描述，从而将单体模型描述为多个简单的几何规则体部件的组合，便于实现程序化批量建模。
在上述实施例的基础上，本实施例中根据主线模型的参数生成主线模型的步骤具体包括：在中心线的节点位置生成各横切面；其中，各横切面平分各横切面前后线段之间的夹角，中心线首尾位置的横切面与中心线垂直；根据任意相邻两个所述横切面上节点的对应关系连接任意相邻两个所述横切面上的节点，生成主线模型的特征线；根据中心线首尾位置的横切面和主线模型的特征线，基于TIN模型构造方法生成主线模型。
具体地，中心线的节点为中心线的各转折点。在中心线的节点位置生成横切面，横切面原点与节点重合，横切面平分节点前后线段的夹角，首尾横切面与中心线垂直。根据任意相邻两个横切面上节点的对应关系连接任意相邻两个横切面上的节点，生成主线模型的特征线。任意相邻两个横切面上节点的对应关系预先关联存储。以首尾横切面和主线模型的特征线为数据源，采用TIN模型构建方法生成主线模型。基于TIN(TriangulatedIrregular Network，不规则三角网)模型构建方法，根据各子模型的底面多边形边界线、顶面多边形边界线和特征线生成各子模型。TIN建模方法是根据区域的有限个点集将区域划分为相连的三角面网络，三角面的形状和大小取决于不规则分布测点的密度和位置。
在上述实施例的基础上，本实施例中根据各子线模型的参数生成各子线模型的步骤具体包括：当各单体模型为预设模型时，根据各单体模型的索引编号获取单体模型；当各单体模型不为预设模型时，若各单体模型不能直接用参数描述，则用参数描述各单体模型中各子模型的特征，根据各子模型的参数生成各子模型，根据各子模型之间的组合方式对各子模型进行组合，生成各单体模型；将各单体模型置于各单体模型对应的子节点处。
本实施例将单体模型分解为多个可以直接用参数进行描述的几何规则的子模型，然后将根据各子模型的参数生成的子模型进行组合生成所需的单体模型，一方面，根据参数和组合方式进行建模，复用性高；另一方面，可以通过修改子模型的参数和子模型之间的组合方式灵活控制单体模型的细节，通过修改子模型的数量和位置可以调整单体模型的结构，使得构建的参数化单体模型便于修改，灵活性强。
在上述实施例的基础上，本实施例中子模型的参数包括底面多边形的三维坐标、顶面多边形的三维坐标，以及底面多边形的节点与顶面多边形的节点之间的对应关系。
在上述实施例的基础上，本实施例中根据各子模型的参数生成各子模型的步骤具体包括：根据各子模型的底面多边形的三维坐标，生成各子模型的底面多边形的边界线；根据各子模型的顶面多边形的三维坐标，生成各子模型的顶面多边形的边界线；根据各子模型的底面多边形的节点与各子模型的顶面多边形的节点之间的对应关系，生成各子模型的特征线；基于TIN模型构建方法，根据各子模型的底面多边形的边界线、顶面多边形的边界线和特征线，生成各子模型。
具体地，根据各子模型的底面多边形的三维坐标，连接各子模型中底面多边形的各节点，生成各子模型的底面多边形边界线。根据各子模型的顶面多边形的三维坐标，连接各子模型中顶面多边形的各节点，生成各子模型的顶面多边形边界线。根据各子模型的底面多边形的节点与各子模型的顶面多边形节点之间的对应关系，连接各子模型的底面多边形的节点和与其对应的顶面多边形节点，生成各子模型的特征线。
在上述实施例的基础上，本实施例中主线模型与各子线模型之间的组合方式包括交集、并集和差集中的一种或多种；各子线模型之间的组合方式包括交集、并集和差集中的一种或多种；各子模型之间的组合方式包括交集、并集和差集中的一种或多种。
具体地，主线模型与各子线模型在组合生成待建模复杂线性模型时，使用空间体的布尔运算，实现较为复杂的待建模复杂线性模型的构造。各子模型在组合生成各子线模型中的单体模型时，使用空间体的布尔运算，实现较为复杂的单体模型的构造。布尔运算包括求并集、求交集和求差集。
在本发明的另一个实施例中提供一种复杂线性模型规则化建模系统，该系统用于实现前述各实施例中的方法。因此，在前述各实施例中的建模方法中的描述和定义，可以用于本发明实施例中各个执行模块的理解。图3为本发明实施例提供的复杂线性模型规则化建模系统整体结构示意图，该系统包括描述模块301、生成模块302和组合模块303，其中：
描述模块301用于基于三维直角坐标系用参数描述待建模复杂线性模型中主线模型和各子线模型的特征；生成模块302用于根据主线模型的参数生成主线模型，根据各子线模型的参数生成各子线模型；组合模块303用于根据主线模型与各子线模型之间的组合方式，以及各子线模型之间的组合方式，对主线模型和各子线模型进行组合，生成待建模复杂线性模型。
在上述实施例的基础上，本实施例中主线模型的参数包括中心线和横切面；子线模型的参数包括各子节点的三维坐标和子线模型中各单体模型的信息；其中，各子节点与各单体模型一一对应；当单体模型为预设模型时，单体模型的信息为单体模型的索引编号；当单体模型不为预设模型时，若单体模型不能直接用参数描述，则单体模型的信息为单体模型中各子模型的参数。
在上述实施例的基础上，本实施例中生成模块具体用于：在中心线的节点位置生成各横切面；其中，各横切面平分各横切面前后线段之间的夹角，中心线首尾位置的横切面与中心线垂直；根据任意相邻两个所述横切面上节点的对应关系连接任意相邻两个所述横切面上的节点，生成主线模型的特征线；根据中心线首尾位置的横切面和主线模型的特征线，基于TIN模型构造方法生成主线模型。
在上述实施例的基础上，本实施例中生成模块具体用于当各单体模型为预设模型时，根据各单体模型的索引编号获取单体模型；当各单体模型不为预设模型时，若各单体模型不能直接用参数描述，则用参数描述各单体模型中各子模型的特征，根据各子模型的参数生成各子模型，根据各子模型之间的组合方式对各子模型进行组合，生成各单体模型；将各单体模型置于各单体模型对应的子节点处。
在上述实施例的基础上，本实施例中子模型的参数包括底面多边形的三维坐标、顶面多边形的三维坐标，以及底面多边形的节点与顶面多边形的节点之间的对应关系。
在上述实施例的基础上，本实施例中生成模块进一步具体用于：根据各子模型的底面多边形的三维坐标，生成各子模型的底面多边形的边界线；根据各子模型的顶面多边形的三维坐标，生成各子模型的顶面多边形的边界线；根据各子模型的底面多边形的节点与各子模型的顶面多边形的节点之间的对应关系，生成各子模型的特征线；基于TIN模型构建方法，根据各子模型的底面多边形的边界线、顶面多边形的边界线和特征线，生成各子模型。
在上述实施例的基础上，本实施例中主线模型与各子线模型之间的组合方式包括交集、并集和差集中的一种或多种；各子线模型之间的组合方式包括交集、并集和差集中的一种或多种；各子模型之间的组合方式包括交集、并集和差集中的一种或多种。
本实施例将单体模型分解为多个可以直接用参数进行描述的几何规则的子模型，然后将根据各子模型的参数生成的子模型进行组合生成所需的单体模型，一方面，根据参数和组合方式进行建模，效率高；另一方面，可以通过修改子模型的参数和子模型之间的组合方式灵活控制单体模型的细节，通过修改子模型的数量和位置可以调整单体模型的结构，使得构建的参数化单体模型便于修改，复用性强。
本实施例提供一种复杂线性模型规则化建模设备，图4为本发明实施例提供的复杂线性模型规则化建模设备整体结构示意图，该设备包括：至少一个处理器41、至少一个存储器42和总线43；其中，
处理器41和存储器42通过总线43完成相互间的通信；
存储器42存储有可被处理器41执行的程序指令，处理器调用程序指令能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：基于三维直角坐标系用参数描述待建模复杂线性模型中主线模型和各子线模型的特征；根据主线模型的参数生成主线模型，根据各子线模型的参数生成各子线模型；根据主线模型与各子线模型之间的组合方式，以及各子线模型之间的组合方式，对主线模型和各子线模型进行组合，生成待建模复杂线性模型。
本实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：基于三维直角坐标系用参数描述待建模复杂线性模型中主线模型和各子线模型的特征；根据主线模型的参数生成主线模型，根据各子线模型的参数生成各子线模型；根据主线模型与各子线模型之间的组合方式，以及各子线模型之间的组合方式，对主线模型和各子线模型进行组合，生成待建模复杂线性模型。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所描述的复杂线性模型规则化建模设备实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，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。

Claims (6)

1.一种复杂线性模型规则化建模方法，其特征在于，包括：
基于三维直角坐标系用参数描述待建模复杂线性模型中主线模型和各子线模型的特征；
根据所述主线模型的参数生成所述主线模型，根据各所述子线模型的参数生成各所述子线模型；
根据所述主线模型与各所述子线模型之间的组合方式，以及各所述子线模型之间的组合方式，对所述主线模型和各所述子线模型进行组合，生成所述待建模复杂线性模型；
所述主线模型的参数包括中心线和横切面的三维坐标；
所述子线模型的参数包括各子节点的三维坐标和所述子线模型中各单体模型的信息；其中，各所述子节点与各所述单体模型一一对应；
当所述单体模型为预设模型时，所述单体模型的信息为所述单体模型的索引编号；
当所述单体模型不为预设模型时，若所述单体模型不能直接用参数描述，则所述单体模型的信息为所述单体模型中各子模型的参数；
根据所述主线模型的参数生成所述主线模型的步骤具体包括：
在所述中心线的节点位置生成各所述横切面；其中，各所述横切面平分各所述横切面前后线段之间的夹角，所述中心线首尾位置的横切面与所述中心线垂直；
根据任意相邻两个所述横切面上节点的对应关系连接任意相邻两个所述横切面上的节点，生成所述主线模型的特征线；
根据所述中心线首尾位置的横切面和所述主线模型的特征线，基于TIN模型构造方法生成所述主线模型；
根据各所述子线模型的参数生成各所述子线模型的步骤具体包括：
当各所述单体模型为预设模型时，根据各所述单体模型的索引编号获取所述单体模型；
当各所述单体模型不为预设模型时，若各所述单体模型不能直接用参数描述，则用参数描述各所述单体模型中各子模型的特征，根据各所述子模型的参数生成各所述子模型，根据各所述子模型之间的组合方式对各所述子模型进行组合，生成各所述单体模型；
将各所述单体模型置于各所述单体模型对应的子节点处；
所述主线模型与各所述子线模型之间的组合方式包括交集、并集和差集中的一种或多种；
各所述子线模型之间的组合方式包括交集、并集和差集中的一种或多种；
各所述子模型之间的组合方式包括交集、并集和差集中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述子模型的参数包括底面多边形的三维坐标、顶面多边形的三维坐标，以及底面多边形的节点与顶面多边形的节点之间的对应关系。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据各所述子模型的参数生成各所述子模型的步骤具体包括：
根据各所述子模型的底面多边形的三维坐标，生成各所述子模型的底面多边形的边界线；
根据各所述子模型的顶面多边形的三维坐标，生成各所述子模型的顶面多边形的边界线；
根据各所述子模型的底面多边形的节点与各所述子模型的顶面多边形的节点之间的对应关系，生成各所述子模型的特征线；
基于TIN模型构建方法，根据各所述子模型的底面多边形的边界线、顶面多边形的边界线和特征线，生成各所述子模型。
4.一种复杂线性模型规则化建模系统，其特征在于，包括：
描述模块，用于基于三维直角坐标系用参数描述待建模复杂线性模型中主线模型和各子线模型的特征；
生成模块，用于根据所述主线模型的参数生成所述主线模型，根据各所述子线模型的参数生成各所述子线模型；
组合模块，用于根据所述主线模型与各所述子线模型之间的组合方式，以及各所述子线模型之间的组合方式，对所述主线模型和各所述子线模型进行组合，生成所述待建模复杂线性模型；
所述主线模型的参数包括中心线和横切面的三维坐标；
所述子线模型的参数包括各子节点的三维坐标和所述子线模型中各单体模型的信息；其中，各所述子节点与各所述单体模型一一对应；
当所述单体模型为预设模型时，所述单体模型的信息为所述单体模型的索引编号；
当所述单体模型不为预设模型时，若所述单体模型不能直接用参数描述，则所述单体模型的信息为所述单体模型中各子模型的参数；
生成模块具体用于：
在所述中心线的节点位置生成各所述横切面；其中，各所述横切面平分各所述横切面前后线段之间的夹角，所述中心线首尾位置的横切面与所述中心线垂直；
根据任意相邻两个所述横切面上节点的对应关系连接任意相邻两个所述横切面上的节点，生成所述主线模型的特征线；
根据所述中心线首尾位置的横切面和所述主线模型的特征线，基于TIN模型构造方法生成所述主线模型；
生成模块具体用于：
当各所述单体模型为预设模型时，根据各所述单体模型的索引编号获取所述单体模型；
当各所述单体模型不为预设模型时，若各所述单体模型不能直接用参数描述，则用参数描述各所述单体模型中各子模型的特征，根据各所述子模型的参数生成各所述子模型，根据各所述子模型之间的组合方式对各所述子模型进行组合，生成各所述单体模型；
将各所述单体模型置于各所述单体模型对应的子节点处；
所述主线模型与各所述子线模型之间的组合方式包括交集、并集和差集中的一种或多种；
各所述子线模型之间的组合方式包括交集、并集和差集中的一种或多种；
各所述子模型之间的组合方式包括交集、并集和差集中的一种或多种。
5.一种复杂线性模型规则化建模设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器、至少一个存储器和总线；其中，
所述处理器和存储器通过所述总线完成相互间的通信；
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求1至3任一所述的方法。
6.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1至3任一所述的方法。
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