CN111080792A - 模型简化处理方法、装置以及电子设备、存储介质 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种模型简化处理方法、装置以及电子设备、存储介质，涉及计算机智能技术领域，其中的方法包括：对原始三维模型进行第一平面检测，确定原始三维模型中的平面区域和非平面区域；对非平面区域进行第二平面检测，确定非平面区域中的近似平面子区域；对平面区域和近似平面子区域进行多边形划分，生成构成平面区域和近似平面子区域中的第二多边形网格，构建简化三维模型；本公开的方法、装置以及电子设备、存储介质，能够减少表征每个平面区域和近似平面子区域所需要的多边形网格的数量，去除模型的冗余信息，可以对于模型中的细节简化进行全局处理，提高了三维模型传输和浏览的实时性。

Description

模型简化处理方法、装置以及电子设备、存储介质

技术领域

本公开涉及计算机技术领域，尤其涉及一种模型简化处理方法、装置以及电子设备、存储介质。

背景技术

在三维建模的过程中，对采集到的三维点云进行建模处理，生成多边形网格模型。多边形网格可以为三角形网格、四边形网格、五边形网格等模型。例如，对于物体建立三维的三角形网格模型，随着三角形网格模型的复杂性增加，表示物体所需要的三角形网格的数量大大增加，对于高精度的三角形网格模型，三角形网格的数量常常达到百万甚至千万。虽然模型的精度高，但由于存储了大量的数据，难以直接在移动端设备上进行展示，因此，需要对模型进行简化处理，使模型在精度不损失过多的情况下，能存储较少的数据。对现有的模型进行简化，通常采用折边简化(Edge Collapse)算法，减少模型的三角形网格数量。但是折边简化算法由于不考虑整个模型的全局信息，不能很好地对平面区域和非平面区域做区分，使得模型的简化效果受到影响，降低了模型重建的质量。

发明内容

为了解决上述技术问题，提出了本公开。本公开的实施例提供了一种模型简化处理方法、装置以及电子设备、存储介质。

根据本公开实施例的一个方面，提供一种模型简化处理方法，包括：对原始三维模型进行第一平面检测，确定所述原始三维模型中的平面区域和非平面区域；其中，所述平面区域和所述非平面区域由多个第一多边形网格构成；对所述非平面区域进行第二平面检测，确定所述非平面区域中的近似平面子区域；对所述平面区域和所述近似平面子区域进行多边形划分，生成构成所述平面区域和所述近似平面子区域中的第二多边形网格，构建简化三维模型；其中，所述第二多边形网格的数量小于所述第一多边形网格的数量。

可选地，所述对原始三维模型进行第一平面检测，确定所述原始三维模型中的平面区域和非平面区域包括：基于预设的区域生长算法以及第一平面区域判断规则，在所述原始三维模型中确定所述平面区域；将所述原始三维模型中除去所述平面区域的剩余区域确定为所述非平面区域。

可选地，所述基于预设的区域生长算法以及第一平面区域判断规则，在所述原始三维模型中确定所述平面区域包括：步骤一，获得所述原始三维模型中不属于任一平面区域的一个多边形网格，作为第一区域；步骤二，将此多边形网格作为第一中心多边形网格；步骤三，获得所述第一中心多边形网格周边的第一相邻多边形网格，如果所述第一中心多边形网格的法向量与所述第一相邻多边形的法向量之间的方向偏差小于预设的第一法向量方向偏差阈值，则将所述第一相邻多边形网格作为第一区域多边形网格，并合并在所述第一区域内；其中，所述第一相邻多边形网格不属于任一平面区域；步骤四，将所述第一区域多边形网格作为第一中心多边形网格；重复步骤三和步骤四，直至确定所述第一区域没有合并新的所述第一区域多边形网格；步骤五，如果确定所述第一区域内的多边形网格数量大于预设的第一多边形网格数量阈值，则将所述第一区域确定为所述平面区域。

可选地，所述对所述非平面区域进行第二平面检测，确定所述非平面区域中的近似平面子区域包括：基于预设的区域生长算法以及第二平面区域判断规则，在所述非平面区域中确定所述近似平面子区域。

可选地，所述基于预设的区域生长算法以及第二平面区域判断规则，在所述非平面区域中确定所述近似平面子区域包括：步骤六，获得所述非平面区域中不属于任一近似平面子区域的一个多边形网格，作为第二区域；步骤七，将此多边形网格作为第二中心多边形网格；步骤八，获得所述第二中心多边形网格周边的第二相邻多边形网格，如果所述第二中心多边形网格的法向量与所述第二相邻多边形的法向量之间的方向偏差小于预设的第二法向量方向偏差阈值，则将所述第二相邻多边形网格作为第二区域多边形网格，并合并在所述第二区域内；其中，所述第二相邻多边形网格不属于任一平面区域和近似平面子区域；步骤九，将所述第二区域多边形网格作为中心多边形网格；重复步骤八和步骤九，直至确定所述第二区域没有合并新的所述第二区域多边形网格；步骤十，如果确定所述第二区域内的多边形网格数量大于预设的第二多边形网格数量阈值，则将所述第二区域确定为所述近似平面子区域；其中，所述第二法向量方向偏差阈值大于所述第一法向量方向偏差阈值，第二多边形网格数量阈值小于第一多边形网格数量阈值。

可选地，对位于两个平面区域连接处的第一边界多边形网格进行区域调整处理，以使所述第一边界多边形网格与第三相邻多边形网格之间的法向量方向偏差小于所述第一边界多边形网格与第四相邻多边形网格之间的法向量方向偏差；其中，所述第三相邻多边形网格与所述第一边界多边形网格属于同一平面区域，第四相邻多边形网格与所述第一边界多边形网格不属于同一平面区域；和/或，对位于两个近似平面子区域连接处的第二边界多边形网格进行区域调整处理，以使所述第二边界多边形网格与第五相邻多边形网格之间的法向量方向偏差小于所述第二边界多边形网格与第六相邻多边形网格之间的法向量方向偏差；其中，所述第五相邻多边形网格与所述第二边界多边形网格属于同一近似平面子区域，第六相邻多边形网格与所述第二边界多边形网格不属于同一近似平面子区域。

可选地，对位于所述平面区域或所述近似平面子区域边缘的第一多边形网格的边线进行直线拟合处理，生成所述平面区域或所述近似平面子区域的边界线。

可选地，所述第二多边形网格为三角形网格；所述对所述平面区域和所述近似平面子区域进行多边形划分包括：利用预设的剖分算法对所述平面区域和所述近似平面子区域进行三角形划分。

根据本公开实施例的另一方面，提供一种模型简化处理装置，包括：第一检测模块，用于对原始三维模型进行第一平面检测，确定所述原始三维模型中的平面区域和非平面区域；其中，所述平面区域和所述非平面区域由多个第一多边形网格构成；第二检测模块，用于对所述非平面区域进行第二平面检测，确定所述非平面区域中的近似平面子区域；模型生成模块，用于对所述平面区域和所述近似平面子区域进行多边形划分，生成构成所述平面区域和所述近似平面子区域中的第二多边形网格，构建简化三维模型；其中，所述第二多边形网格的数量小于所述第一多边形网格的数量。

可选地，所述第一检测模块，用于基于预设的区域生长算法以及第一平面区域判断规则，在所述原始三维模型中确定所述平面区域；将所述原始三维模型中除去所述平面区域的剩余区域确定为所述非平面区域。

可选地，所述第一检测模块，还用于基于预设的区域生长算法以及第一平面区域判断规则，通过执行步骤一至步骤五，在所述原始三维模型中确定所述平面区域包括：步骤一，获得所述原始三维模型中不属于任一平面区域的一个多边形网格，作为第一区域；步骤二，将此多边形网格作为第一中心多边形网格；步骤三，获得所述第一中心多边形网格周边的第一相邻多边形网格，如果所述第一中心多边形网格的法向量与所述第一相邻多边形的法向量之间的方向偏差小于预设的第一法向量方向偏差阈值，则将所述第一相邻多边形网格作为第一区域多边形网格，并合并在所述第一区域内；其中，所述第一相邻多边形网格不属于任一平面区域；步骤四，将所述第一区域多边形网格作为第一中心多边形网格；重复步骤三和步骤四，直至确定所述第一区域没有合并新的所述第一区域多边形网格；步骤五，如果确定所述第一区域内的多边形网格数量大于预设的第一多边形网格数量阈值，则将所述第一区域确定为所述平面区域。

可选地，所述第二检测模块，用于基于预设的区域生长算法以及第二平面区域判断规则，在所述非平面区域中确定所述近似平面子区域。

可选地，所述第二检测模块，还用于基于预设的区域生长算法以及第二平面区域判断规则，通过执行步骤六至步骤十，在所述非平面区域中确定所述近似平面子区域包括：步骤六，获得所述非平面区域中不属于任一近似平面子区域的一个多边形网格，作为第二区域；步骤七，将此多边形网格作为第二中心多边形网格；步骤八，获得所述第二中心多边形网格周边的第二相邻多边形网格，如果所述第二中心多边形网格的法向量与所述第二相邻多边形的法向量之间的方向偏差小于预设的第二法向量方向偏差阈值，则将所述第二相邻多边形网格作为第二区域多边形网格，并合并在所述第二区域内；其中，所述第二相邻多边形网格不属于任一平面区域和近似平面子区域；步骤九，将所述第二区域多边形网格作为中心多边形网格；重复步骤八和步骤九，直至确定所述第二区域没有合并新的所述第二区域多边形网格；步骤十，如果确定所述第二区域内的多边形网格数量大于预设的第二多边形网格数量阈值，则将所述第二区域确定为所述近似平面子区域；其中，所述第二法向量方向偏差阈值大于所述第一法向量方向偏差阈值，第二多边形网格数量阈值小于第一多边形网格数量阈值。

可选地，所述模型生成模块，包括：区域调整单元，用于对位于两个平面区域连接处的第一边界多边形网格进行区域调整处理，以使所述第一边界多边形网格与第三相邻多边形网格之间的法向量方向偏差小于所述第一边界多边形网格与第四相邻多边形网格之间的法向量方向偏差；其中，所述第三相邻多边形网格与所述第一边界多边形网格属于同一平面区域，第四相邻多边形网格与所述第一边界多边形网格不属于同一平面区域；和/或，所述区域调整单元，用于对位于两个近似平面子区域连接处的第二边界多边形网格进行区域调整处理，以使所述第二边界多边形网格与第五相邻多边形网格之间的法向量方向偏差小于所述第二边界多边形网格与第六相邻多边形网格之间的法向量方向偏差；其中，所述第五相邻多边形网格与所述第二边界多边形网格属于同一近似平面子区域，第六相邻多边形网格与所述第二边界多边形网格不属于同一近似平面子区域。

可选地，所述模型生成模块，包括：边界处理单元，用于对位于所述平面区域或所述近似平面子区域边缘的第一多边形网格的边线进行直线拟合处理，生成所述平面区域或所述近似平面子区域的边界线。

可选地，所述第二多边形网格为三角形网格；所述模型生成模块，包括：多边形划分单元，用于利用预设的剖分算法对所述平面区域和所述近似平面子区域进行三角形划分。

根据本公开实施例的又一方面，提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述的方法。

根据本公开实施例的再一方面，提供一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于执行上述的方法。

基于本公开上述实施例提供的一种模型简化处理方法、装置以及电子设备、存储介质，能够减少表征每个平面区域和近似平面子区域所需要的多边形网格的数量，去除模型的冗余信息，可以对于模型中的细节简化进行全局处理，提高了三维模型传输和浏览的实时性。

下面通过附图和实施例，对本公开的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

通过结合附图对本公开实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其他目的、特征以及优势将变得更加明显。附图用来提供对本公开实施例的进一步的理解，并且构成说明书的一部分，与本公开实施例一起用于解释本公开，并不构成对本公开的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1为本公开的模型简化处理方法的一个实施例的流程图；

图2为本公开的模型简化处理方法的一个实施例中的进行第一平面检测的流程图；

图3为本公开的模型简化处理方法的一个实施例中的确定平面区域的流程图；

图4为本公开的模型简化处理方法的一个实施例中的确定近似平面子区域的流程图；

图5A为原始三角形网格模型的局部图，图5B为对原始三角形网格模型进行平面检测的结果示意图，图5C为构建的简化三角形网格模型的示意图；

图6为本公开的模型简化处理装置的一个实施例的结构示意图；

图7为本公开的模型简化处理装置的另一个实施例的结构示意图；

图8是本公开的电子设备的一个实施例的结构图。

具体实施方式

下面将参考附图详细地描述根据本公开的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本公开的一部分实施例，而不是本公开的全部实施例，应理解，本公开不受这里描述的示例实施例的限制。

应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

本领域技术人员可以理解，本公开实施例中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同步骤、设备或模块等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。

还应理解，在本公开实施例中，“多个”可以指两个或者两个以上，“至少一个”可以指一个、两个或两个以上。

还应理解，对于本公开实施例中提及的任一部件、数据或结构，在没有明确限定或者在前后文给出相反启示的情况下，一般可以理解为一个或多个。

另外，本公开中术语“和/或”，仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本公开中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

还应理解，本公开对各个实施例的描述着重强调各个实施例之间的不同之处，其相同或相似之处可以相互参考，为了简洁，不再一一赘述。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本公开的实施例可以应用于终端设备、计算机系统、服务器等电子设备，其可与众多其它通用或者专用计算系统环境或配置一起操作。适于与终端设备、计算机系统或者服务器等电子设备一起使用的众所周知的终端设备、计算系统、环境和/或配置的例子包括但不限于：个人计算机系统、服务器计算机系统、瘦客户机、厚客户机、手持或膝上设备、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程消费电子产品、网络个人电脑、小型计算机系统、大型计算机系统和包括上述任何系统的分布式云计算技术环境等等。

终端设备、计算机系统、服务器等电子设备可以在由计算机系统执行的计算机系统可执行指令(诸如程序模块)的一般语境下描述。通常，程序模块可以包括例程、程序、目标程序、组件、逻辑、数据结构等等，它们执行特定的任务或者实现特定的抽象数据类型。计算机系统/服务器可以在分布式云计算环境中实施。在分布式云计算环境中，任务可以是由通过通信网络链接的远程处理设备执行的。在分布式云计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备的本地或远程计算系统存储介质上。

申请概述

在实现本公开的过程中，发明人发现，构建高精度的多边形网格模型需要的多边形网格的数量常达到百万甚至千万，虽然模型的精度高，但由于存储了大量的数据，难以直接在移动端设备上进行展示。采用现有的折边简化等算法减少模型的多边形网格数量，模型的简化效果不好。

本公开提供的模型简化处理方法，对原始三维模型进行第一平面检测，确定原始三维模型中的平面区域和非平面区域，对非平面区域进行第二平面检测，确定非平面区域中的近似平面子区域；对平面区域和近似平面子区域进行多边形划分，构建简化三维模型；能够去除模型的冗余信息，减少表征每个平面区域和近似平面子区域所需要的多边形网格的数量，可以对于模型中的细节简化进行全局处理，提高了三维模型传输和浏览的实时性，有效的改善了客户体验。

示例性方法

图1为本公开的模型简化处理方法的一个实施例的流程图，如图1所示的方法包括步骤：S101-S103。下面对各步骤分别进行说明。

S101，对原始三维模型进行第一平面检测，确定原始三维模型中的平面区域和非平面区域，平面区域和非平面区域由多个第一多边形网格构成。

在一实施例中，对物体扫描之后得到三维点云，采集对于家具、房间等的三维点云，基于三维点云进行建模，生成原始三维模型。原始三维模型可以为三角形网格模型、四边形网格模型或五边形网格模型等。构成平面区域和非平面区域的第一多边形网格可以为三角形网格、四边形网格或五边形网格等。

S102，对非平面区域进行第二平面检测，确定非平面区域中的近似平面子区域。

S103，对平面区域和近似平面子区域进行多边形划分，生成构成平面区域和近似平面子区域中的第二多边形网格，构建简化三维模型。其中，第二多边形网格的数量小于第一多边形网格的数量。

在一实施例中，第二多边形网格可以为三角形网格、四边形网格或五边形网格等，第二多边形网格与第一多边形网格为同一种类型的多边形网格或不同类型的多边形网格。构成平面区域和近似平面子区域的第二多边形网格的数量小于构成平面区域和近似平面子区域的第一多边形网格的数量。构建的简化三维模型可以为三角形网格、四边形网格或五边形网格等。

对原始三维模型进行第一平面检测可以采用多种检测方法。例如，图2为本公开的模型简化处理方法的一个实施例中的进行第一平面检测的流程图，如图2所示的方法包括步骤：S201-S202。下面对各步骤分别进行说明。

S201，基于预设的区域生长算法以及第一平面区域判断规则，在原始三维模型中确定平面区域。

S202，将原始三维模型中除去平面区域的剩余区域确定为非平面区域。

区域生长算法是一种影像分割技术，基于判别规则将相似的像素等合并起来构成区域。设置第一平面区域判断规则，第一平面区域判断规则包括第一法向量方向偏差阈值和第一多边形网格数量阈值等，可以预先设置第一法向量方向偏差阈值和第一多边形网格数量阈值等。图3为本公开的模型简化处理方法的一个实施例中的确定平面区域的流程图，如图3所示的方法包括步骤：S301-S306。

S301，获得原始三维模型中不属于任一平面区域的一个多边形网格，作为第一区域。

S302，将此多边形网格作为第一中心多边形网格。

S303，获得第一中心多边形网格周边的第一相邻多边形网格，如果第一中心多边形网格的法向量与第一相邻多边形的法向量之间的方向偏差小于第一法向量方向偏差阈值，则将第一相邻多边形网格作为第一区域多边形网格，并合并在第一区域内，其中，第一相邻多边形网格不属于任一平面区域。

S304，将第一区域多边形网格作为第一中心多边形网格。

S305，判断第一区域是否合并有新的第一区域多边形网格，如果是，进入S303,如果否，进入S306。

S306，判断第一区域内的多边形网格数量大于第一多边形网格数量阈值，则将第一区域确定为平面区域。

例如，原始三维模型为基于对于房屋的三维点云建立的三角形网格模型。第一法向量方向偏差阈值为A1，第一三角形网格数量阈值为N1。获得三角形网格模型中不属于任一平面区域的一个三角形网格，作为第一区域。将此三角形网格作为第一中心三角形网格，获得第一中心三角形网格的第一相邻三角形网格，第一相邻三角形网格不属于任一平面区域。

计算第一中心三角形网格的法向量与第一相邻三角形的法向量之间的方向偏差为a1，如果a1小于第一法向量方向偏差阈值A1，则将第一相邻三角形网格作为第一区域三角形网格，并将此第一区域三角形网格合并在第一区域内。将此第一区域三角形网格作为第一中心三角形网格。

判断第一区域是否合并有新的第一区域多边形网格，如果是，则使用上述的方法进行循环处理，获得第一区域三角形网格，如果否，则获得第一区域内的三角形网格数量m1，如果m1大于第一三角形网格数量阈值N1，则将第一区域确定为平面区域，如果m1小于或等于第一三角形网格数量阈值N1，则第一区域不为平面区域。

使用上述的平面检测方法扫描构成三角形网格模型的全部三角形网格，先找到某个三角形网格作为当前的平面区域，以该三角形网格为起点向四周扩展，确定第一区域多边形网格并加入到平面区域。在平面检测时，通过第一法向量方向偏差阈值和第一多边形网格数量阈值的设置，以期得到真正的平面区域，例如墙面，地板，天花板等平面区域。在三角形网格模型中确定平面区域，将三角形网格模型中除去平面区域的剩余区域确定为非平面区域。

在一个实施例中，对非平面区域进行第二平面检测可以采用多种方法。例如，基于预设的区域生长算法以及第二平面区域判断规则，在非平面区域中确定近似平面子区域。设置第二平面区域判断规则，第二平面区域判断规则包括：第二法向量方向偏差阈值和第二多边形网格数量阈值等；可以预先设置第二法向量方向偏差阈值和第二多边形网格数量阈值等，其中，第二法向量方向偏差阈值大于第一法向量方向偏差阈值，第二多边形网格数量阈值小于第一多边形网格数量阈值。

与真正的平面区域不同，近似平面子区域通常面积很小，如可以将一个球面通过很多近似平面子区域来近似。每个第一三角形网格都是平面，在对非平面区域划分时，通过第二法向量方向偏差阈值和第二多边形网格数量阈值的设置，可以获得期望数量的近似平面子区域。

图4为本公开的模型简化处理方法的一个实施例中的确定近似平面子区域的流程图，如图4所示的方法包括步骤：S401-S406。

S401获得非平面区域中不属于任一近似平面子区域的一个多边形网格，作为第二区域。

S402，将此多边形网格作为第二中心多边形网格。

S403，获得第二中心多边形网格周边的第二相邻多边形网格，如果第二中心多边形网格的法向量与第二相邻多边形的法向量之间的方向偏差小于第二法向量方向偏差阈值，则将第二相邻多边形网格作为第二区域多边形网格，并合并在第二区域内；其中，第二相邻多边形网格不属于任一平面区域和近似平面子区域。

S404，将第二区域多边形网格作为中心多边形网格。

S405，判断第二区域是否合并有新的第二区域多边形网格；如果是，则进入步骤S403，如果否，进入步骤S406。

S406，如果确定第二区域内的多边形网格数量大于第二多边形网格数量阈值，则将第二区域确定为近似平面子区域。

例如，在三角形网格模型中确定非平面区域，设置第二法向量方向偏差阈值为A2，第二三角形网格数量阈值为N2。获得非平面区域中不属于任一近似平面子区域的一个三角形网格，作为第二区域。将此三角形网格作为第二中心三角形网格，获得第二中心三角形网格周边的第二相邻三角形网格，第二相邻三角形网格不属于任一平面区域和近似平面子区域。

计算第二中心三角形网格的法向量与第二相邻三角形的法向量之间的方向偏差为a2，如果a2小于第二法向量方向偏差阈值A2，则将第二相邻三角形网格作为第二区域三角形网格，并将此第二区域三角形网格合并在第二区域内。将此第二区域三角形网格作为第二中心三角形网格。

判断第二区域是否合并有新的第二区域多边形网格，如果是，则进行循环处理，获得新的第二区域三角形网格，如果否，则获得第二区域内的三角形网格数量为m2，如果m2大于第一三角形网格数量阈值N2，则将第二区域确定为近似平面子区域，如果m2小于或等于第二三角形网格数量阈值N2，则第二区域不为近似平面子区域。

使用上述的方法扫描构成非平面区域的全部三角形网格，在非平面区域中确定近似平面子区域。平面区域和近似平面子区域包含多个三角形网格，在进行模型简化时，平面区域和近似平面子区域都将用一个平面来表示，通过平面区域和近似平面子区域实现三维模型的简化。可以忽略平面区域中一些不重要的细节，统一将其近似为平面；由于近似平面子区域的面积较小，近似平面子区域的细节可以被保留的较好。

在一个实施例中，对位于两个平面区域连接处的第一边界多边形网格进行区域调整处理，以使第一边界多边形网格与第三相邻多边形网格之间的法向量方向偏差小于第一边界多边形网格与第四相邻多边形网格之间的法向量方向偏差；其中，第三相邻多边形网格与第一边界多边形网格属于同一平面区域，第四相邻多边形网格与第一边界多边形网格不属于同一平面区域。

例如，平面区域E边缘的一部分和平面区域F边缘的一部分相连接，获得在平面区域E和平面区域F的连接处并属于平面区域E的第一边界多边形网格P1。确定第一边界多边形网格P1与第三相邻多边形网格P2之间的法向量方向偏差W1,确定第一边界多边形网格P1与第四相邻多边形网格P3之间的法向量方向偏差W2。

第三相邻多边形网格P2与第一边界多边形网格P1属于同一平面区域E，第四相邻多边形网格P3属于平面区域F。如果W1小于或等于W2,则第一边界多边形网格P1保持在平面区域E内不变，如果W1大于W2，则改变第一边界多边形网格P1所属的平面区域，即设置第一边界多边形网格P1属于平面区域F。

使用上述的区域调整处理方法，扫描平面区域E和平面区域F连接处的所有第一边界多边形网格，进行区域调整处理，直至第一边界多边形网格与第三相邻多边形网格之间的法向量方向偏差小于第一边界多边形网格与第四相邻多边形网格之间的法向量方向偏差。第一边界多边形网格包括在进行区域调整之前的第一边界多边形网格，以及在进行区域调整后，位于平面区域E和平面区域F的新连接处的第一边界多边形网格。

对位于两个近似平面子区域连接处的第二边界多边形网格进行区域调整处理，以使第二边界多边形网格与第五相邻多边形网格之间的法向量方向偏差小于第二边界多边形网格与第六相邻多边形网格之间的法向量方向偏差；其中，第五相邻多边形网格与第二边界多边形网格属于同一近似平面子区域，第六相邻多边形网格与第二边界多边形网格不属于同一近似平面子区域。

例如，近似平面子区域H边缘的一部分和近似平面子区域J边缘的一部分相连接，获得在近似平面子区域H和近似平面子区域J的连接处并属于近似平面子区域H的第二边界多边形网格k1,确定第二边界多边形网格K1与第五相邻多边形网格K2之间的法向量方向偏差W3,确定第二边界多边形网格K1与第六相邻多边形网格K3之间的法向量方向偏差W4。

第五相邻多边形网格K2与第二边界多边形网格K1属于同一近似平面子区域H，第六相邻多边形网格K3属于近似平面子区域J。如果W3小于W4,则第二边界多边形网格K1保持不变，如果W3大于W4，则改变第二边界多边形网格k1所属的平面区域，即设置第二边界多边形网格k1属于近似平面子区域J。

使用上述的区域调整处理方法，扫描近似平面子区域H和近似平面子区域J连接处的所有第二边界多边形网格，进行区域调整处理，直至第二边界多边形网格与第五相邻多边形网格之间的法向量方向偏差小于第二边界多边形网格与第六相邻多边形网格之间的法向量方向偏差。第二边界多边形网格包括：原有的第二边界多边形网格，以及在进行区域调整后，位于近似平面子区域H和近似平面子区域J的新连接处的第二边界多边形网格。

将原始三维模型分为平面区域和近似平面子区域之后，会产生与原始三维模型之间的误差，使用上述的区域调整处理方法，对平面区域和近似平面子区域的分割结果做调整，使得分割接近于最优，能够减少误差。

在一个实施例中，对位于平面区域或近似平面子区域边缘的第一多边形网格的边线进行直线拟合处理，生成平面区域或近似平面子区域的边界线。通过位于平面区域或近似平面子区域边缘的每个三角形网格的一条或多条边线段组成平面区域或近似平面子区域参差不齐的边界，每个平面区域或近似平面子区域的边界由很多小的边线段构成，边界信息较为冗余，可以通过边线段之间的合并来进行简化。

把每个平面区域或近似平面子区域的边界用多边形来近似。基于边线段进行直线拟合处理，生成一个或多个较长的边界线段。直线拟合可以使用多种拟合方式。例如，设置距离阈值，基于距离阈值以及直线拟合算法将依次连接的多条边线段拟合为一条边界线段，此多条边线段中的每条边线段的端点到此边界线段的垂直距离都小于此距离阈值。

在一个实施例中，对平面区域和近似平面子区域进行多边形划分可以使用多种划分方法。例如，第二多边形网格为三角形网格，利用预设的剖分算法对平面区域和近似平面子区域进行三角形划分，生成简化三维模型。剖分算法包括：Delaunay三角剖分算法等。

如图5A所示，采集对于家具、房间等的三维点云，基于三维点云生成三角形网格模型，三角形网格模型由三角形网格组成，三角形网格的数量很多。如图5B所示，对三角形网格模型进行第一平片检测和第二平面检测，确定平面区域、近似平面子区域。如图5C所示，对平面区域和近似平面子区域使用Delaunay三角剖分算法进行三角形划分，生成构成平面区域和近似平面子区域中的三角形网格，构建简化三维模型。

上述实施例的模型简化处理方法，获得模型中的平面区域和近似平面子区域，对平面区域和近似平面子区域进行多边形划分，构建简化三维模型；通过对模型中的平面区域和近似平面子区域进行多边形划分，能够去除模型的冗余信息，减少表征每个平面区域和近似平面子区域所需要的多边形网格的数量，实现模型的简化；对平面区域和近似平面子区域采用不同的检测算法，能够对于模型中的细节简化进行全局处理，可以简化平面区域中的细节并能够保留近似平面子区域中的较多细节，提高了三维模型传输和浏览的实时性，有效的改善了客户体验。

示例性装置

在一个实施例中，如图6所示，本公开提供一种模型简化处理装置，包括：第一检测模块601、第二检测模块602和模型生成模块603。第一检测模块601对原始三维模型进行第一平面检测，确定原始三维模型中的平面区域和非平面区域，平面区域和非平面区域由多个第一多边形网格构成。第二检测模块602对非平面区域进行第二平面检测，确定非平面区域中的近似平面子区域。模型生成模块603对平面区域和近似平面子区域进行多边形划分，生成构成平面区域和近似平面子区域中的第二多边形网格，构建简化三维模型，其中，第二多边形网格的数量小于第一多边形网格的数量。

第一检测模块601基于预设的区域生长算法以及第一平面区域判断规则，在原始三维模型中确定平面区域，将原始三维模型中除去平面区域的剩余区域确定为非平面区域。第一平面区域判断规则包括：第一法向量方向偏差阈值和第一多边形网格数量阈值。

在一个实施例中，第一检测模块601基于预设的区域生长算法以及第一平面区域判断规则，执行如下的步骤在原始三维模型中确定平面区域：

步骤一，获得原始三维模型中不属于任一平面区域的一个多边形网格，作为第一区域；

步骤二，将此多边形网格作为第一中心多边形网格；

步骤三，获得第一中心多边形网格周边的第一相邻多边形网格，如果第一中心多边形网格的法向量与第一相邻多边形的法向量之间的方向偏差小于第一法向量方向偏差阈值，则将第一相邻多边形网格作为第一区域多边形网格，并合并在第一区域内；其中，第一相邻多边形网格不属于任一平面区域；

步骤四，将第一区域多边形网格作为第一中心多边形网格；

重复步骤三和步骤四，直至确定第一区域没有合并新的第一区域多边形网格；

步骤五，如果确定第一区域内的多边形网格数量大于第一多边形网格数量阈值，则将第一区域确定为平面区域。

在一个实施例中，第二检测模块602基于预设的区域生长算法以及第二平面区域判断规则，在非平面区域中确定近似平面子区域。第二平面区域判断规则包括：第二法向量方向偏差阈值和第二多边形网格数量阈值；其中，第二法向量方向偏差阈值大于第一法向量方向偏差阈值；第二多边形网格数量阈值小于第一多边形网格数量阈值。

第二检测模块602基于预设的区域生长算法以及第二平面区域判断规则，在非平面区域中确定近似平面子区域执行下述的步骤：

步骤六，获得非平面区域中不属于任一近似平面子区域的一个多边形网格，作为第二区域；

步骤七，将此多边形网格作为第二中心多边形网格；

步骤八，获得第二中心多边形网格周边的第二相邻多边形网格，如果第二中心多边形网格的法向量与第二相邻多边形的法向量之间的方向偏差小于第二法向量方向偏差阈值，则将第二相邻多边形网格作为第二区域多边形网格，并合并在第二区域内；其中，第二相邻多边形网格不属于任一平面区域和近似平面子区域；

步骤九，将第二区域多边形网格作为中心多边形网格；

重复步骤八和步骤九，直至确定第二区域没有合并新的第二区域多边形网格；

步骤十，如果确定第二区域内的多边形网格数量大于第二多边形网格数量阈值，则将第二区域确定为近似平面子区域。

在一个实施例中，如图7所示，模型生成模块603包括：区域调整单元6031、边界处理单元6032和多边形划分单元6033。区域调整单元6031对位于两个平面区域连接处的第一边界多边形网格进行区域调整处理，以使第一边界多边形网格与第三相邻多边形网格之间的法向量方向偏差小于第一边界多边形网格与第四相邻多边形网格之间的法向量方向偏差；其中，第三相邻多边形网格与第一边界多边形网格属于同一平面区域，第四相邻多边形网格与第一边界多边形网格不属于同一平面区域。

区域调整单元6031对位于两个近似平面子区域连接处的第二边界多边形网格进行区域调整处理，以使第二边界多边形网格与第五相邻多边形网格之间的法向量方向偏差小于第二边界多边形网格与第六相邻多边形网格之间的法向量方向偏差；其中，第五相邻多边形网格与第二边界多边形网格属于同一近似平面子区域，第六相邻多边形网格与第二边界多边形网格不属于同一近似平面子区域。

在一个实施例中，边界处理单元6032对位于平面区域或近似平面子区域边缘的第一多边形网格的边线进行直线拟合处理，生成平面区域或近似平面子区域的边界线。第二多边形网格为三角形网格，多边形划分单元6033利用预设的剖分算法对平面区域和近似平面子区域进行三角形划分，剖分算法包括：Delaunay三角剖分算法等。

图8是本公开的电子设备的一个实施例的结构图，如图8所示，电子设备81包括一个或多个处理器811和存储器812。

处理器811可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备81中的其他组件以执行期望的功能。

存储器812可以包括一个或多个计算机程序产品，计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。易失性存储器，例如，可以包括：随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。非易失性存储器，例如，可以包括：只读存储器(ROM)、硬盘以及闪存等。在计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器811可以运行程序指令，以实现上文的本公开的各个实施例的模型简化处理方法以及/或者其他期望的功能。在计算机可读存储介质中还可以存储诸如输入信号、信号分量、噪声分量等各种内容。

在一个示例中，电子设备81还可以包括：输入装置813以及输出装置814等，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构(未示出)互连。此外，该输入设备813还可以包括例如键盘、鼠标等等。该输出装置814可以向外部输出各种信息。该输出设备814可以包括例如显示器、扬声器、打印机、以及通信网络及其所连接的远程输出设备等等。

当然，为了简化，图8中仅示出了该电子设备81中与本公开有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。除此之外，根据具体应用情况，电子设备81还可以包括任何其他适当的组件。

除了上述方法和设备以外，本公开的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，计算机程序指令在被处理器运行时使得处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种实施例的模型简化处理方法中的步骤。

所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。

此外，本公开的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种实施例的模型简化处理方法中的步骤。

所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列举)可以包括：具有一个或者多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

以上结合具体实施例描述了本公开的基本原理，但是，需要指出的是，在本公开中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势以及效果等是本公开的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本公开为必须采用上述具体的细节来实现。

上述实施例中的模型简化处理方法、装置以及电子设备、存储介质，对原始三维模型进行平面检测，确定原始三维模型中的平面区域和近似平面子区域，对平面区域和近似平面子区域进行多边形划分，构建简化三维模型；通过对模型中的平面区域和近似平面子区域进行多边形划分，能够去除模型的冗余信息，减少表征每个平面区域和近似平面子区域所需要的多边形网格的数量，实现模型的简化；对平面区域和近似平面子区域采用不同的检测算法，对于模型中的细节简化进行全局处理，可以简化平面区域中的细节并能够保留近似平面子区域中的较多细节，提高了三维模型传输和浏览的实时性，有效的改善了客户体验。

本说明书中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它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本对应，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。

本公开中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备以及系统。诸如“包括”、“包含、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

可能以许多方式来实现本公开的方法和装置。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本公开的方法和装置。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本公开的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本公开实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本公开的方法的机器可读指令。因而，本公开还覆盖存储用于执行根据本公开的方法的程序的记录介质。

还需要指出的是，在本公开的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本公开的等效方案。

提供所公开的方面的以上描述，以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本公开。对这些方面的各种修改等对于本领域技术人员而言，是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面，而不脱离本公开的范围。因此，本公开不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本公开的实施例限制到在此公开的形式中。尽管以上已经讨论了多个示例方面以及实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (10)

1.一种模型简化处理方法，包括：

对原始三维模型进行第一平面检测，确定所述原始三维模型中的平面区域和非平面区域；其中，所述平面区域和所述非平面区域由多个第一多边形网格构成；

对所述非平面区域进行第二平面检测，确定所述非平面区域中的近似平面子区域；

对所述平面区域和所述近似平面子区域进行多边形划分，生成构成所述平面区域和所述近似平面子区域中的第二多边形网格，构建简化三维模型；其中，所述第二多边形网格的数量小于所述第一多边形网格的数量。

2.如权利要求1所述的方法，所述对原始三维模型进行第一平面检测，确定所述原始三维模型中的平面区域和非平面区域包括：

基于预设的区域生长算法以及第一平面区域判断规则，在所述原始三维模型中确定所述平面区域；

将所述原始三维模型中除去所述平面区域的剩余区域确定为所述非平面区域。

3.如权利要求2所述的方法，所述基于预设的区域生长算法以及第一平面区域判断规则，在所述原始三维模型中确定所述平面区域包括：

步骤一，获得所述原始三维模型中不属于任一平面区域的一个多边形网格，作为第一区域；

步骤二，将此多边形网格作为第一中心多边形网格；

步骤三，获得所述第一中心多边形网格周边的第一相邻多边形网格，如果所述第一中心多边形网格的法向量与所述第一相邻多边形的法向量之间的方向偏差小于预设的第一法向量方向偏差阈值，则将所述第一相邻多边形网格作为第一区域多边形网格，并合并在所述第一区域内；其中，所述第一相邻多边形网格不属于任一平面区域；

步骤四，将所述第一区域多边形网格作为第一中心多边形网格；

重复步骤三和步骤四，直至确定所述第一区域没有合并新的所述第一区域多边形网格；

步骤五，如果确定所述第一区域内的多边形网格数量大于预设的第一多边形网格数量阈值，则将所述第一区域确定为所述平面区域。

4.如权利要求2所述的方法，所述对所述非平面区域进行第二平面检测，确定所述非平面区域中的近似平面子区域包括：

基于预设的区域生长算法以及第二平面区域判断规则，在所述非平面区域中确定所述近似平面子区域。

5.如权利要求4所述的方法，所述基于预设的区域生长算法以及第二平面区域判断规则，在所述非平面区域中确定所述近似平面子区域包括：

步骤六，获得所述非平面区域中不属于任一近似平面子区域的一个多边形网格，作为第二区域；

步骤七，将此多边形网格作为第二中心多边形网格；

步骤八，获得所述第二中心多边形网格周边的第二相邻多边形网格，如果所述第二中心多边形网格的法向量与所述第二相邻多边形的法向量之间的方向偏差小于预设的第二法向量方向偏差阈值，则将所述第二相邻多边形网格作为第二区域多边形网格，并合并在所述第二区域内；其中，所述第二相邻多边形网格不属于任一平面区域和近似平面子区域；

步骤九，将所述第二区域多边形网格作为中心多边形网格；

重复步骤八和步骤九，直至确定所述第二区域没有合并新的所述第二区域多边形网格；

步骤十，如果确定所述第二区域内的多边形网格数量大于预设的第二多边形网格数量阈值，则将所述第二区域确定为所述近似平面子区域；

其中，所述第二法向量方向偏差阈值大于所述第一法向量方向偏差阈值，第二多边形网格数量阈值小于第一多边形网格数量阈值。

6.如权利要求1所述的方法，还包括：

对位于两个平面区域连接处的第一边界多边形网格进行区域调整处理，以使所述第一边界多边形网格与第三相邻多边形网格之间的法向量方向偏差小于所述第一边界多边形网格与第四相邻多边形网格之间的法向量方向偏差；其中，所述第三相邻多边形网格与所述第一边界多边形网格属于同一平面区域，第四相邻多边形网格与所述第一边界多边形网格不属于同一平面区域；

和/或，

对位于两个近似平面子区域连接处的第二边界多边形网格进行区域调整处理，以使所述第二边界多边形网格与第五相邻多边形网格之间的法向量方向偏差小于所述第二边界多边形网格与第六相邻多边形网格之间的法向量方向偏差；其中，所述第五相邻多边形网格与所述第二边界多边形网格属于同一近似平面子区域，第六相邻多边形网格与所述第二边界多边形网格不属于同一近似平面子区域。

7.如权利要求1所述的方法，还包括：

对位于所述平面区域或所述近似平面子区域边缘的第一多边形网格的边线进行直线拟合处理，生成所述平面区域或所述近似平面子区域的边界线。

8.一种模型简化处理方法装置，包括：

第一检测模块，用于对原始三维模型进行第一平面检测，确定所述原始三维模型中的平面区域和非平面区域；其中，所述平面区域和所述非平面区域由多个第一多边形网格构成；

第二检测模块，用于对所述非平面区域进行第二平面检测，确定所述非平面区域中的近似平面子区域；

模型生成模块，用于对所述平面区域和所述近似平面子区域进行多边形划分，生成构成所述平面区域和所述近似平面子区域中的第二多边形网格，构建简化三维模型；其中，所述第二多边形网格的数量小于所述第一多边形网格的数量。

9.一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述权利要求1-7任一项所述的方法。

10.一种电子设备，所述电子设备包括：

处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；

所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现上述权利要求1-7任一项所述的方法。

Images