CN110942513B - 三维网格模型的空间填充方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种三维网格模型的空间填充方法及装置，所述方法包括：对三维网格模型进行分层，获取各层的二维网格模型；根据二维网格模型，获取包含二维网格模型的外接矩形；逐一对外接矩形中在二维网格模型外部的网格进行标志，获取多个标志网格；对每一层除各标志网格的区域进行填充后累加，得到用于作为禁止通行区域的网格集合。与现有技术相比，本申请通过对网格进行逐一标志后再进行填充的方式，避免出现本不该填充的空间被填充，且将三维空间的网格填充问题转化为二维上的四邻域网格填充问题，速度较快，适合处理各种类型的三维网格模型。

Description

三维网格模型的空间填充方法及装置

技术领域

本申请涉及计算机图像处理技术领域，尤其涉及一种三维网格模型的空间 填充方法及装置。

背景技术

在建立建筑模型表面网格的基础上，有时候这些建筑物的内部需要网格填 充，以用于表示建筑物内部是不可通行区域，用于无人机导航，防止无人机误 入建筑物内部。因此将城市空间剖分成为多级网格之后，需要用整层楼的标志 网格减去这层楼的所有障碍物填充的网格，得到建筑物内部可通行空间的空格， 这就是网格填充方法的应用场景。将这些可通行区域空间的网格进行压缩，最 终形成用于导航规划的最终数据。

现有的网格填充方法，采用以对应的3D模型建立空间八叉树，这棵八叉树 主要用于进行基本体元面片的求交操作。然后对模型AABB中的所有空网格， 从其中心位置以轴对齐方向来发射两条射线，这两条射线的方向相反，但基本 方向都是轴对齐的。对于这两条的射线利用空间模型的八叉树来得到其与3D模 型的相交位置，并得到相交点的法向量及到相交点的距离，然后根据这两点法 向量之间的关系来判断得到当前网格是在3D模型的内部或是在3D模型的外 部。将这样的操作施加于每一个空的网格之后就可以完成对3D模型的网格填充 操作。

但对于非完全闭合的3D模型，这种填充方式会使本不该填充的空间被填 充，因此不适合处理开放的3D室内建筑模型。

发明内容

本申请实施例所要解决的技术问题在于，提供一种三维网格模型的空间填 充方法及装置，适合对各种类型的三维网格模型进行空间填充。

为解决上述问题，本申请实施例提供一种三维网格模型的空间填充方法， 适于在计算设备中执行，至少包括如下步骤：

对所述三维网格模型进行分层，获取各层的二维网格模型；

根据所述二维网格模型，获取包含所述二维网格模型的外接矩形；其中， 所述外接矩形除所述二维网格模型外的区域由多个网格组成；

逐一对所述外接矩形中在所述二维网格模型外部的网格进行标志，获取多 个标志网格；

对每一层除各所述标志网格的区域进行填充后累加，得到用于作为禁止通 行区域的网格集合。

进一步的，所述根据所述二维网格模型，获取包含所述二维网格模型的外 接矩形，包括：

对所述二维网格模型的外表面的各网格在坐标系中的坐标值进行遍历，获 取所述坐标值最大的坐标点及所述坐标值最小的坐标点，并根据所述坐标值最 大的坐标点及所述所述坐标值最小的坐标点，生成包含所述二维网格模型的外 接矩形。

进一步的，所述外接矩形为最小外接矩形。

进一步的，所述逐一对所述外接矩形中在所述二维网格模型外部的网格进 行标志，获取多个标志网格，包括：

步骤S11，选取所述外接矩形在所述二维网格模型外部的任一未被填充的网 格进行标志后作为起始点，向外逐一对所述外接矩形内的网格进行标志；

步骤S12，在检测到将被标志的网格为所述二维网格模型的外表面的网格 后，返回所述步骤S11，直至完成所述外接矩形中在所述二维网格模型外部的所 有网格的标志。

进一步的，所述三维网格模型为三维城市空间通过规则格网与八叉树相结 合的划分方式划分后获得。

进一步的，还提供一种三维网格模型的空间填充装置，包括：

模型分层模块，用于对所述三维网格模型进行分层，获取各层的二维网格 模型；

外接矩形模块，用于根据所述二维网格模型，获取包含所述二维网格模型 的外接矩形；其中，所述外接矩形除所述二维网格模型外的区域由多个网格组 成；

网格标志模块，用于逐一对所述外接矩形中在所述二维网格模型外部的网 格进行标志，获取多个标志网格；

网格累加模块，用于对每一层除各所述标志网格的区域进行填充后累加， 得到用于作为禁止通行区域的网格集合。

进一步的，所述外接矩形模块具体用于：

对所述二维网格模型的外表面的各网格在坐标系中的坐标值进行遍历，获 取所述坐标值最大的坐标点及所述坐标值最小的坐标点，并根据所述坐标值最 大的坐标点及所述所述坐标值最小的坐标点，生成包含所述二维网格模型的外 接矩形。

进一步的，所述网格标志模块包括：

网格标志单元，用于选取所述外接矩形在所述二维网格模型外部的任一未 被标志的网格进行标志后作为起始点，向外逐一对所述外接矩形内的网格进行 标志；

网格检测单元，用于在检测到将被填充的网格为所述二维网格模型的外表 面的网格后，重新执行所述网格标志单元，直至完成所述外接矩形中在所述二 维网格模型外部的所有网格的标志。

实施本申请实施例，具有如下有益效果：

与现有技术相比，本实施例通过对网格进行逐一标志后再进行填充的方式， 避免出现本不该填充的空间被填充，且将三维空间的网格填充问题转化为二维 上的四邻域网格填充问题，速度较快，适合处理各种类型的三维网格模型。

附图说明

图1是本申请的实施例一提供的三维网格模型的空间填充方法的流程示意 图；

图2是实施例一中步骤S2的流程示意图；

图3是网格填充时的结构示意图；

图4是本申请的实施例二提供的三维网格模型的空间填充装置的结构示意 图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参见图1，是本申请的一个实施例提供的三维网格模型的空间填充方法的流 程示意图，如图1所示，包括：

步骤S1，对三维网格模型进行分层，获取各层的二维网格模型。

在本实施例中，先由获取三维网格模型的外表面的网格组成的网格集合S， 根据三维网格模型在空间坐标系中的网格坐标的Z轴坐标，将S划分成 S_i＝{x_i,y_i,z|i＝Z}，表示将三维网格模型横切，取一层网格的集合。S_i是一个闭合的 网格线串，x_i，y_i，z是一个网格距离坐标系原点最近的顶点的坐标，此时z是一个确 定值。

在本实施例中，三维网格模型为三维城市空间通过规则格网与八叉树相结 合的划分方式划分后获得。通过这种划分方式，能够同时保持规则格网的顺序 性和八叉树上下层级的关系。

需要说明的是，在本实施例中，三维网格模型可以但不限于为建筑模型。

步骤S2，根据二维网格模型，获取包含二维网格模型的外接矩形。

其中，外接矩形除二维网格模型外的区域由多个网格组成。

具体的，对二维网格模型的外表面的各网格在坐标系中的坐标值进行遍历， 获取坐标值最大的坐标点及坐标值最小的坐标点，并根据坐标值最大的坐标点 及坐标值最小的坐标点，生成包含二维网格模型的外接矩形。

需要说明的是，外接矩形为最小外接矩形。

在本实施例中，遍历S_i找出x_i,y_i的最大值x_max,y_max与最小值x_min,y_min，可以得 到在平面z＝Z上包含S_i的最小长方形的对角顶点为(x_min,y_min)与(x_max,y_max)，从而获 得最小包含S_i的外接矩形S_max。

步骤S3，逐一对外接矩形中在二维网格模型外部的网格进行标志，获取多 个标志网格。

具体的，步骤S3如图2所示，包括：

步骤S11，选取外接矩形在二维网格模型外部的任一未被标志的网格进行标 志后作为起始点，向外逐一对外接矩形内的网格进行标志。

在本实施例中，将S_max中不在S_i内部的网格标志为1，将S_max中在S_i内部的网 格标志为2。

在本实施例中，从S_max中在S_i的外部区域选取一个未被标志的网格进行标志 后作为起始点{P_j(x_j,y_j)|1≤j≤max}，以P_j为起始点，开始标志周围上下左右四个 网格:{(x_j-1,y_j)|x_min≤x_j-1≤x_max,y_min≤y_j≤y_max}， {(x_j+1,y_j)|x_min≤x_j+1≤x_max,y_min≤y_j≤y_max}，{(x_j,y_j-1)|x_min≤x_j≤x_max,y_min≤y_j-1≤y_max}， {(x_j,y_j+1)|x_min≤x_j≤x_max,y_min≤y_j+1≤y_max}。将标志后的网格的网格状态置为1，接着 以这周围四个被标志网格为起始点继续递归填充其周围的网格。

步骤S12，在检测到将被标志的网格为二维网格模型的外表面的网格后，返 回步骤S11，直至完成外接矩形中在二维网格模型外部的所有网格的标志。

在本实施例中，如果检测到将被标志的网格为S_i的外表面的网格后，停止填 充，并继续重复步骤S11，直至遍历完整个S_max后，将剩余的网格的状态标志为 2，将所有网格状态为2的集合记录为{S_ij|i＝Z}。

为更进一步对本实施例进行说明，如图3所示，假如起始网格为A，由A 开始填充到B，C，D。依次类推，直至左下空白区域网格全部标志为1后，将 外接长方形遍历，最终包含EFGH网格的内部方框外部外接矩形方框内部的空 白区域网格将全部被标志为1，则内部方框的内部即为除各标志网格的区域。如 果在E,F,G,H其中一处没网格而是空白的，那么内部方框的内部的空白网格也会 被标志为1。

步骤S4，对每一层除各标志网格的区域进行填充后累加，得到用于作为禁 止通行区域的网格集合。

在本实施例中，得到的网格集合即为三维网格模型的内部填充区域，进而 可将其作为网格索引，写入数据库，以便后续调用。

本实施例通过对网格进行逐一标志后再进行填充的方式，避免出现本不该 填充的空间被填充，且将三维空间的网格填充问题转化为二维上的四邻域网格 填充问题，速度较快，适合处理各种类型的三维网格模型，特别是开放式的建 筑类模型。

进一步的，参见图4，是本申请的实施例二提供的三维网格模型的空间填充 装置的结构示意图，包括：

模型分层模块101，用于对三维网格模型进行分层，获取各层的二维网格模 型。

外接矩形模块102，用于根据二维网格模型，获取包含二维网格模型的外接 矩形。

其中，外接矩形除二维网格模型外的区域由多个网格组成。

在本实施例中，外接矩形模块102具体用于，对二维网格模型的外表面的 各网格在坐标系中的坐标值进行遍历，获取坐标值最大的坐标点及坐标值最小 的坐标点，并根据坐标值最大的坐标点及坐标值最小的坐标点，生成包含二维 网格模型的外接矩形。

网格标志模块103，用于逐一对外接矩形中在二维网格模型外部的网格进行 标志，获取多个标志网格。

在本实施例中，网格标志模块103包括网格标志单元201和网格检测单元 202。

网格标志单元201用于选取外接矩形在二维网格模型外部的任一未被标志 的网格进行标志后作为起始点，向外逐一对外接矩形内的网格进行标志。

网格检测单元202用于在检测到将被填充的网格为二维网格模型的外表面 的网格后，重新执行网格标志单元201，直至完成外接矩形中在二维网格模型外 部的所有网格的标志。

网格累加模块104，用于对每一层除各标志网格的区域进行填充后累加，得 到用于作为禁止通行区域的网格集合。

本实施例通过对网格进行逐一标志后再进行填充的方式，避免出现本不该 填充的空间被填充，且将三维空间的网格填充问题转化为二维上的四邻域网格 填充问题，速度较快，适合处理各种类型的三维网格模型，特别是开放式的建 筑类模型。

本申请的又一实施例还提供了一种三维网格模型的空间填充终端设备，包 括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计 算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述实施例所述的三维网 格模型的空间填充方法。

以上所述是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这 些改进和润饰也视为本申请的保护范围。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程， 是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算 机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。 其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory， ROM)或随机存储记忆体(RandomAccess Memory，RAM)等。

Claims (5)

1.一种三维网格模型的空间填充方法，其特征在于，至少包括如下步骤：

对所述三维网格模型进行分层，获取各层的二维网格模型；

对所述二维网格模型的外表面的各网格在坐标系中的坐标值进行遍历，获取所述坐标值最大的坐标点及所述坐标值最小的坐标点，并根据所述坐标值最大的坐标点及所述坐标值最小的坐标点，生成包含所述二维网格模型的最小外接矩形；其中，所述外接矩形除所述二维网格模型外的区域由多个网格组成；

逐一对所述外接矩形中在所述二维网格模型外部的网格进行标志，获取多个标志网格；

对每一层除各所述标志网格的区域进行填充后累加，得到用于作为禁止通行区域的网格集合。

2.根据权利要求1所述的三维网格模型的空间填充方法，其特征在于，所述逐一对所述外接矩形中在所述二维网格模型外部的网格进行标志，获取多个标志网格，包括：

步骤S11，选取所述外接矩形在所述二维网格模型外部的任一未被填充的网格进行标志后作为起始点，向外逐一对所述外接矩形内的网格进行标志；

步骤S12，在检测到将被标志的网格为所述二维网格模型的外表面的网格后，返回所述步骤S11，直至完成所述外接矩形中在所述二维网格模型外部的所有网格的标志。

3.根据权利要求1所述的三维网格模型的空间填充方法，其特征在于，所述三维网格模型为三维城市空间通过规则格网与八叉树相结合的划分方式划分后获得。

4.一种三维网格模型的空间填充装置，其特征在于，包括：

模型分层模块，用于对所述三维网格模型进行分层，获取各层的二维网格模型；

外接矩形模块，用于对所述二维网格模型的外表面的各网格在坐标系中的坐标值进行遍历，获取所述坐标值最大的坐标点及所述坐标值最小的坐标点，并根据所述坐标值最大的坐标点及所述坐标值最小的坐标点，生成包含所述二维网格模型的外接矩形；其中，所述外接矩形除所述二维网格模型外的区域由多个网格组成；

网格标志模块，用于逐一对所述外接矩形中在所述二维网格模型外部的网格进行标志，获取多个标志网格；

网格累加模块，用于对每一层除各所述标志网格的区域进行填充后累加，得到用于作为禁止通行区域的网格集合。

5.根据权利要求4所述的三维网格模型的空间填充装置，其特征在于，所述网格标志模块包括：

网格标志单元，用于选取所述外接矩形在所述二维网格模型外部的任一未被标志的网格进行标志后作为起始点，向外逐一对所述外接矩形内的网格进行标志；

网格检测单元，用于在检测到将被填充的网格为所述二维网格模型的外表面的网格后，重新执行所述网格标志单元，直至完成所述外接矩形中在所述二维网格模型外部的所有网格的标志。

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