CN110209864B - 三维立体模型测量改尺标注重新建模的网络平台系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种针对三维立体模型可测量距离标注尺寸修改重建模型的三维网络平台系统，包括如下部分，建立可运行修改传输存储三维模型数据的网络平台系统。建立三维模型及对模型多角度截图数据库。运用三维模型数据或图片与数据库内图片数据对照识别调用近似三维模型。对调用三维模型每个面的边线进行重新量尺标注生成新的带标注尺寸的三维立体模型。标注数据可以由移动设备自带的测量设备测量出数据直接输入，也可以手动输入。用户可以把标注过尺寸的模型收藏到自己空间，也可以发布到平台上，供他人使用。本发明解决了三维扫描仪设备笨重、扫描时间长、成本高、容易产生破面、无法确定量尺两端点位置等一系列问题，是最简单的三维建模平台。

Description

三维立体模型测量改尺标注重新建模的网络平台系统

技术领域

本发明涉及三维模型识别及三维立体建模技术领域，还涉及三维扫描仪设备技术领域；基于网络5G技术市场应用的三维立体模型测量改尺标注重新建模的网络平台系统。

背景技术

三维模型识别方法可分为两大类:一类是基于三维数据的形状识别,另一类是基于二维数据的视图识别。基于三维数据的方法包括3DShapeNet方法及球面调和函数等；基于二维数据的方法包括基于草图的深度检索方法、基于柱面全景图的DeepPano方法及基于多视图的深度学习方法。

三维模型是物体的多边形表示，通常用计算机或者其它视频设备进行显示。显示的物体可以是现实世界的实体，也可以是虚构的物体。任何物理自然界存在的东西都可以用三维模型表示。

三维模型经常用三维建模工具这种专门的软件生成，但是也可以用其它方法生成。作为点和其它信息集合的数据，三维模型可以手工生成，也可以按照一定的算法生成。现在，三维模型已经用于各种不同的领域。在医疗行业使用它们制作器官的精确模型；电影行业将它们用于活动的人物、物体以及现实电影；视频游戏产业将它们作为计算机与视频游戏中的资源；在科学领域将它们作为化合物的精确模型；建筑业将它们用来展示提议的建筑物或者风景表现；工程界将它们用于设计新设备、交通工具、结构以及其它应用领域；

三维模型经常做成动画，例如，在故事片电影以及计算机与视频游戏中大量地应用三维模型。它们可以在三维建模工具中使用或者单独使用。为了容易形成动画，通常在模型中加入一些额外的数据，例如，一些人类或者动物的三维模型中有完整的骨骼系统，这样运动时看起来会更加真实，并且可以通过关节与骨骼控制运动。

三维模型构建方法，目前物体的建模方法，大体上有三种：第一种方式利用三维软件建模；第二种方式通过仪器设备测量建模；第三种方式利用图像或者视频来建模。

三维软件建模，目前，在市场上可以看到许多优秀建模软件，比较知名的有3DMAX,MAYA等，人工建模，SoftImage,Maya,UG以及AutoCAD等等。它们的共同特点是利用一些基本的几何元素，如立方体、球体等，通过一系列几何操作，如平移、旋转、拉伸以及布尔运算等来构建复杂的几何场景。利用建模构建三维模型主要包括几何建模(GeometricModeling)、行为建模(KinematicModeling)、物理建模(Physical Modeling)、对象特性建模(Object Behavior)以及模型切分(Model Segmentation)等。其中，几何建模的创建与描述，是虚拟场景造型的重点。

利用仪器设备建模，三维扫描仪(3Dimensional Scanner)又称为三维数字化仪(3Dimensional Digitizer)。它是当前使用的对实际物体三维建模的重要工具之一。它能快速方便的将真实世界的立体彩色信息转换为计算机能直接处理的数字信号，为实物数字化提供了有效的手段。它与传统的平面扫描仪、摄像机、图形采集卡相比有很大不同：首先，其扫描对象不是平面图案，而是立体的实物。其次，通过扫描，可以获得物体表面每个采样点的三维空间坐标，彩色扫描还可以获得每个采样点的色彩。某些扫描设备甚至可以获得物体内部的结构数据。而摄像机只能拍摄物体的某一个侧面，且会丢失大量的深度信息。最后，它输出的不是二维图像，而是包含物体表面每个采样点的三维空间坐标和色彩的数字模型文件。这可以直接用于CAD或三维动画。彩色扫描仪还可以输出物体表面色彩纹理贴图。早期用于三维测量的是坐标测量机(CMM)。它将一个探针装在三自由度(或更多自由度)的伺服装置上，驱动探针沿三个方向移动。当探针接触物体表面时，测量其在三个方向的移动，就可知道物体表面这一点的三维坐标。控制探针在物体表面移动和触碰，可以完成整个表面的三维测量。其优点是测量精度高；其缺点是价格昂贵，物体形状复杂时的控制复杂，速度慢，无色彩信息。人们借助雷达原理，发展了用激光或超声波等媒介代替探针进行深度测量。测距器向被测物体表面发出信号，依据信号的反射时间或相位变化，可以推算物体表面的空间位置，称为“飞点法”或“图像雷达”。

根据图像或视频建模，基于图像的建模和绘制，由于图像本身包含着丰富的场景信息，自然容易从图像获得照片般逼真的场景模型。基于图像的建模的主要目的是由二维图像恢复景物的三维几何结构。由二维图像恢复景物的三维形体原先属于计算机图形学和计算机视觉方面的内容。

结合网络5G技术，5G技术带来更大的带宽，让网络数据传输更加快，延迟更加低，这就给三维模型在线使用提供了基础，5G能让人们在更好的网络环境下利用我们的平台系统，让人们的三维建模体验更加丰富，更加的顺畅，还可以在一定程度上大大降低三维建模的硬件要求。

现有技术中存在的问题和缺点如下：

1、通过三维建模软件进行原始建模费时费利，成本高，时间长。

2、三维扫描仪设备笨重、扫描时间长、成本高、容易产生破面、无法确定量尺两端点位置等一系列问题。

3、通过图像或视频建模对肉眼看不到的物体，如物体的内部结构以及现实中不存在的虚拟想象的物体不能通过图像或视频建模。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对三维立体模型可测量距离标注尺寸修改重建模型的三维网络平台系统；1、本发明不仅可以对现实中存在的物体实现三维建模，也可以对现实中不存在的虚拟想象的物体进行三维建模。2、本发明解决了三维扫描仪设备笨重、扫描时间长、成本高、容易产生破面、无法确定量尺两端点位置等一系列问题，是最简单的三维建模平台系统。3、本发明可以加速三维模型的迭代，加强三维建模行业的数据累积，促进早日形成针对三维模型的大数据库，实现虚拟一切，一切虚拟。

本发明为实现其目的所采取的技术方案是：

一种三维立体模型测量改尺标注重新建模的网络平台系统，系统包括如下步骤：

1)建立可以打开运行修改传输存储三维立体模型数据的网络平台系统；

2)建立本地或云端的三维立体模型及对模型多角度截图拍照的数据库,同时存储到服务器端；

3)运用三维模型识别法通过数据或图片对照识别三维模型从模型库中拾取调用近似三维模型；

4)对调用的三维立体模型的每个面的边线进行重新改尺标注生成新的带标注尺寸的三维立体模型；

5)标注的尺寸数据可以由移动设备自身所带的测量设备测量出数据直接输入，也可以通过其他方式测量后手动输入。

步骤1)中用户可以打开运行修改传输存储三维立体模型数据的网络平台系统；在网络平台系统中拥有自己的使用空间。

步骤2)建立本地或云端的三维立体模型及对模型多张多角度截图的数据库，用户运用三维模型识别法对每个三维立体模型进行多张多角度截图。

步骤4)对调用的三维立体模型的每个面的边线进行重新改尺标注生成新的带标注尺寸的三维立体模型；新的三维立体模型存储到网络平台系统中或用户自己的使用空间中。

模型调用标尺建模功能的实现：

1)三维模型格式转换与存储：在服务器端，管理员上传模型时，原始的三维模型会保存到分布式文件数据中，同时系统自动转换三维模型的数据格式为svf格式，方便后续用户浏览与处理；

2)设置以三维模型为中心的球状虚拟模型，然后对球状虚拟模型的xy轴每隔相等的角度设置经纬线，在经线和纬线的交叉点设置摄像机进行截图拍照，还有上顶点和底点两个点截图拍照，形成多张多角度三维模型的拍照截图；

模型多角度视图关联：在服务器的关系数据库中建立一对多关系表，通过后台管理界面把多角度拍照截图上传到服务器分布式文件数据库中，同时把模型与多角度拍照截图的一对多关系记录在关系数据库的一对多关系表中；

3)使用深度学习使系统建立三维模型特征识别核心；

4)使用神经网络建立系统特征拓补，加强图像识别成功率，提高识别精度；

5)三维模型在线浏览与交互：客户端使用WebGL技术异步装载服务器端原始模型对应的svf格式文件，在客户端显示，用户可以旋转，缩放观察原始模型，可以选择边线查看修改原始模型的尺寸信息；

6)三维模型标注尺寸修改与计算：在页面上输入原始模型的新尺寸值后，使用https协议传输新的尺寸值模型到服务器端，服务器端找到原始三维模型，调用平台尺寸驱动计算引擎重新计算模型尺寸，新的模型生成后调用格式转换功能转成svf格式，异步通知客户端模型已经生成，客户端装载新生成的svf格式文件，显示给用户新的模型。

本发明的优点是：

1、本发明可结合网络5G技术让人们的三维建模体验更加丰富，更加的顺畅，还可以在一定程度上大大降低三维建模的硬件要求。

2、本发明可以结合移动设备轻巧便捷，解决了三维扫描仪设备笨重、体积大、携带不方便等问题。

3、本发明量尺标注制作的三维模型时间短速度快精度高。传统的三维扫描仪设备扫描时则需要很长时间。

4、本发明量尺标注制作三维模型的成本大大低于传统手工建模或通过三维扫描设备建模成本。

5、传统三维扫描仪设备容易产生破面。本发明量尺标注制作三维模型则不会出现破面现象。

6、本发明可以标注三维模型每个面边线两点间的精确尺寸。解决了三维扫描仪设备无法确定需要量尺两端点位置的问题。

7、本发明可将日常使用的物品模型进行精确标注尺寸并储存在自己的空间，如需要时可以通过移动设备通过本平台系统随时调用。

8、本发明可以加速三维模型的迭代，加强三维建模行业的数据累积，促进三维建模行业的快速发展。

附图说明

图1是本发明的整体结构框图。

图2是本发明的实施例一流程图。

图3是本发明的实施例二流程图。

图4是本发明的实施例三流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图1-4对本发明进一步详细说明。

一种三维立体模型测量改尺标注重新建模的网络平台系统，方案如下：

1)基于3D引擎建立可以打开运行修改传输存储三维立体模型数据的网络平台系统；

2)建立本地或云端的三维立体模型及对模型多角度截图拍照的数据库；

3)通过设置以三维模型为中心的球状虚拟模型，然后对球状虚拟模型的xy轴每隔相等的角度设置经纬线，在经线和纬线的交叉点设置摄像机进行截图拍照，还有上顶点和底点两个点截图拍照，形成多张多角度三维模型的拍照截图；模型多角度视图关联模型：模型的多角度视图图片上传服务器后，存储在分布式文件数据库中，同时与原始模型的关联关系记录在关系数据库中使用深度学习使系统建立三维模型特征识别核心；使用神经网络建立系统特征拓补，加强图像识别成功率，提高识别精度。通过以上技术实现对不同三维模型的识别。

4)通过使用WebGL技术异步装载服务器端原始模型对应的svf格式文件，实现在客户端显示，用户可以旋转，缩放观察原始模型，可以选择边线查看修改原始模型的尺寸信息；通过使用https协议传输新的尺寸值模型到服务器端，服务器端找到原始三维模型，调用平台尺寸驱动计算引擎重新计算模型尺寸，新的模型生成后调用格式转换功能转成svf格式，异步通知客户端模型已经生成，客户端装载新生成的svf格式文件，实现显示新的模型。

一种三维立体模型测量改尺标注重新建模的网络平台系统，后台管理员模块具有如下部分：

1.模型类别树维护：类别名称，类别缩略图，父类型名称；

2.模型文件类型维护：类型名称；

3.模型库维护：模型类别选择，模型名称，模型缩略图，模模型文件类型,标签，特性。

3.1模型上传与下载；

3.2模型多角度视图上传与下载；

3.3模型多条件查询：按类型查询，名称图片查询；

3.4模型在线3D浏览。

一种三维立体模型测量改尺标注重新建模的网络平台系统，前台用户模块具有如下部分：

1.用户注册；

2.用户登录；

3.模型按类别分类显示；

4.可以按照模型名称，模型文件类型查询，按标签，复合查询。

5.模型在线3D浏览；

6.手机拍照，系统自动搜索最相似三维模型。依据多角度缩略图进行对比(图像识别)图像的特征查询使用神经网络通过深度学习达到精确识别。

7.在3D浏览区点击模型边线，显示该边线尺寸数据，输入新的尺寸数据，模型重新按照新尺寸计算，生成新模型。

8.标注的尺寸数据可以由手机自身所带的测量设备测量出数据直接输入，也可以通过其他方式测量后手动输入。

9.新模型可以加入个人收藏夹也可以分享给其他人浏览。

一种三维立体模型测量改尺标注重新建模的网络平台系统，系统技术架构：

1.整个系统采用目前流行的微服务架构，以方便系统升级与应对互联网大规模用户访问；

2.系统采用SAAS模式对外提供服务；

3.模型与图片数据采用分布式文件数据库存储；数据采用云关系数据库存储；

4.PC端界面使用BootStrap自适应界面框架；手机端采用ReactNative跨平台开发框架；

5.3D浏览采用WebGL技术实现在PC网页端与手机端的显示。

一种三维立体模型测量改尺标注重新建模的网络平台系统，关键功能技术实现：

1.三维模型格式转换与存储：在服务器端，管理员上传模型时，原始的三维模型会保存到分布式文件数据中，同时系统自动转换三维模型的数据格式为svf(矢量描述类型文件)格式，以方便后续用户浏览与处理。

2.设置以三维模型为中心的球状虚拟模型，然后对球状虚拟模型的xy轴每隔20度设置经纬线，在经线和纬线的交叉点设置摄像机进行截图拍照，再加上顶点和底点两个点截图拍照，形成多角度三维模型的拍照截图。模型多角度视图关联模型：模型的多角度视图图片上传服务器后，存储在分布式文件数据库中，同时与原始模型的关联关系记录在关系数据库中。

3.使用深度学习使系统建立三维模型特征识别核心。

4.使用神经网络建立系统特征拓补，加强图像识别成功率，提高识别精度。

5.三维模型在线浏览与交互:在客户端使用WebGL技术异步装载服务器端原始模型对应的svf格式文件，显示在客户端，用户可以旋转，缩放观察模型，可以选择边线查看尺寸信息。

6.三维模型标注尺寸修改与计算：在页面上输入新的尺寸值后，使用https协议传输新的尺寸值到服务器端，服务器端找到原始三维模型，调用平台尺寸驱动计算引擎重新计算模型，新的模型生成后调用格式转换功能转成svf格式，异步通知客户端模型已经生成，客户端装载新生成的svf格式文件，显示给用户。

实施例一

量尺备用，用于将来购买商品之用。购买商品之前先在平台上调用想要购买商品的近似三维模型，然后在模型上标注想要购买商品的尺寸，在购买商品时用移动设备打开网络平台，调出标注尺寸的三维模型，观看所购买的物品的尺寸是否符合自己所预期的尺寸(例如:服装、鞋帽等)。也可在购买商品时，利用移动设备对商品拍照，照片输入本平台系统后通过三维模型识别系统从平台调用近似三维模型，然后对实际物体进行测量尺寸同时在移动设备上对调用的三维模型进行实际尺寸标注，标注过实际尺寸的三维模型可以存储到自己的空间备用，也可以发送给别人使用。

实施例二

产品说明书(产品尺寸三维模型数据库)生产厂商可利用移动设备将产品的图片或数据输入本平台系统中，通过三维模型识别系统从平台调用近似三维模型，然后用产品的实际尺寸对模型进行标注生成带实际尺寸新的三维产品模型，生成带标注尺寸新的三维模型存储到平台系统的产品使用说明书三维模型数据库中，以供消费者在本平台系统中使用。

实施例三

三维建模(通过重新标尺生成新的模型)，发现想要三维建模的商品时拍照，通过三维模型识别系统从平台调用近似模型，然后对产品进行量尺标注在调用的三维模型上备用，同时生成新的带标注尺寸三维模型。新生成的三维模型可以存储到自己的空间备用，也可以发送到平台系统中给别人使用。本发明在工业制造领域使用范围非常广，在汽车的整车及制造，航空航天、轨道交通、机械制造的逆向造型、质量控制、产品设计方面都可以发挥重要作用，大大减少三维重建的时间，提高三维重建的效率。

Claims (4)

1.一种三维立体模型测量改尺标注重新建模的网络平台系统，其特征在于，系统包括如下步骤：

1）建立可以打开运行修改传输存储三维立体模型数据的网络平台系统；

2）建立本地或云端的三维立体模型及对模型多角度截图拍照的数据库,同时存储到服务器端；

3）运用三维模型识别法通过数据或图片对照识别三维模型从模型库中拾取调用近似三维模型；

4）对调用的三维立体模型的每个面的边线进行重新改尺标注生成新的带标注尺寸的三维立体模型；

5）标注的尺寸数据可以由移动设备自身所带的测量设备测量出数据直接输入，也可以通过其他方式测量后手动输入；

模型调用标尺建模功能的实现：

1）三维模型格式转换与存储：在服务器端，管理员上传模型时，原始的三维模型会保存到分布式文件数据中，同时系统自动转换三维模型的数据格式为svf格式，方便后续用户浏览与处理；

2）设置以三维模型为中心的球状虚拟模型，然后对球状虚拟模型的xy轴每隔相等的角度设置经纬线，在经线和纬线的交叉点设置摄像机进行截图拍照，还有上顶点和底点两个点截图拍照，形成多张多角度三维模型的拍照截图；

模型多角度视图关联：在服务器的关系数据库中建立一对多关系表，通过后台管理界面把多角度拍照截图上传到服务器分布式文件数据库中，同时把模型与多角度拍照截图的一对多关系记录在关系数据库的一对多关系表中；

3）使用深度学习使系统建立三维模型特征识别核心；

4）使用神经网络建立系统特征拓补，加强图像识别成功率，提高识别精度；

5）三维模型在线浏览与交互：客户端使用WebGL技术异步装载服务器端原始模型对应的svf格式文件，在客户端显示，用户可以旋转，缩放观察原始模型，可以选择边线查看修改原始模型的尺寸信息；

6）三维模型标注尺寸修改与计算：在页面上输入原始模型的新尺寸值后，使用https协议传输新的尺寸值模型到服务器端，服务器端找到原始三维模型，调用平台尺寸驱动计算引擎重新计算模型尺寸，新的模型生成后调用格式转换功能转成svf格式，异步通知客户端模型已经生成，客户端装载新生成的svf格式文件，显示给用户新的模型。

2.根据权利要求1所述的一种三维立体模型测量改尺标注重新建模的网络平台系统，其特征在于，

步骤1）中用户可以打开运行修改传输存储三维立体模型数据的网络平台系统；在网络平台系统中拥有自己的使用空间。

3.根据权利要求1所述的一种三维立体模型测量改尺标注重新建模的网络平台系统，其特征在于，

步骤2）建立本地或云端的三维立体模型及对模型多张多角度截图的数据库，用户运用三维模型识别法对每个三维立体模型进行多张多角度截图。

4.根据权利要求1所述的一种三维立体模型测量改尺标注重新建模的网络平台系统，其特征在于，

步骤4）对调用的三维立体模型的每个面的边线进行重新改尺标注生成新的带标注尺寸的三维立体模型；新的三维立体模型存储到网络平台系统中或用户自己的使用空间中。