CN111179420B - 一种三维城市模型优化方法及系统 - Google Patents

一种三维城市模型优化方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三维城市模型优化方法及系统,包括:获取使用CityEngine生成的三维城市建筑模型;将获取的三维城市建筑模型导入Unity中;利用Unity中建立若干种通用Mesh模型;将通用Mesh模型和三维城市建筑模型中的城市建筑进行比对得到和城市建筑初步匹配的通用Mesh模型,计算所述匹配的通用Mesh模型的调整参数;根据调整参数调整所述初步匹配的通用Mesh模型使其与对应匹配的城市建筑相同;将调整后的所述初步匹配的通用Mesh模型替换三维城市建筑模型中的所述对应匹配的城市建筑。本技术方案相对于现有技术能有效减少CityEngine生成的模型的性能消耗的有益效果。

Description

一种三维城市模型优化方法及系统
技术领域
本发明涉及电脑建模的技术领域,更具体地,涉及一种三维城市模型优化方法及系统。
背景技术
随着现代科技的发展,现代人们的很多工作都是依靠电脑软件完成。如现有技术中,主要通过CityEngine生成大范围城市模型,CityEngine是根据城市建筑的高度数据,将平面建筑物形状进行拔高形成建筑的三维模型,生成的城市建筑模型可以导出成通用的三维模型格式文件,例如fbx、obj文件等,Unity可以直接支持fbx、obj文件模型的导入读取。但利用CityEngine生成三维城市建筑模型时,通常涉及数量较多的建筑,在CityEngine中渲染显示城市模型时比较消耗性能。
发明内容
本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷,提供一种三维城市模型优化方法及系统,具有有效减少CityEngine生成的模型的性能消耗的有益效果。
本发明采取的技术方案是:一种三维城市模型优化方法,包括:
获取使用CityEngine生成的三维城市建筑模型;
将获取的三维城市建筑模型导入Unity中;
利用Unity中建立若干种通用Mesh模型;
将通用Mesh模型和三维城市建筑模型中的城市建筑进行比对得到和城市建筑初步匹配的通用Mesh模型,计算所述匹配的通用Mesh模型的调整参数;
根据调整参数调整所述初步匹配的通用Mesh模型使其与对应匹配的城市建筑相同;
将调整后的所述初步匹配的通用Mesh模型替换三维城市建筑模型中的所述对应匹配的城市建筑。
一种三维城市模型优化系统,所述系统包括:
获取模块,用于获取使用CityEngine生成的三维城市建筑模型;
导入模块,将获取的三维城市建筑模型导入Unity中;
Unity软件模块,用于利用Unity中建立若干种通用Mesh模型;
自动匹配模块,用于将通用Mesh模型和三维城市建筑模型中的城市建筑进行比对得到和城市建筑初步匹配的通用Mesh模型,计算所述匹配的通用Mesh模型的调整参数;
自动替换模块,用于将调整后的所述初步匹配的通用Mesh模型替换三维城市建筑模型中的所述对应匹配的城市建筑。
本技术方案中,由于Unity具有GPU Instance的渲染特性,在渲染相同材质和模型的物体时能提高渲染性能,通过在Unity中将通用Mesh物体替换CityEngine生成模型中的建筑物,进而减少CityEngine生成的模型的性能消耗。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
本技术方案通过将CityEngine生成的三维城市建筑导入Unity中,建立若干种通用Mesh模型;通过遍历的方法将通用Mesh模型和三维城市建筑模型中的城市建筑进行匹配,自动调整所述初步匹配的通用Mesh模型,并自动替换三维城市建筑模型中的所述对应匹配的城市建筑,进而减少性能消耗,因此本技术方案具有有效减少CityEngine生成的模型的性能消耗的有益效果。
附图说明
图1为本发明的原理流程图。
具体实施方式
本发明附图仅用于示例性说明,不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例,附图某些部件会有省略、放大或缩小,并不代表实际产品的尺寸;对于本领域技术人员来说,附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
实施例1
如图1所示,一种三维城市模型优化方法,包括:
S1、获取使用CityEngine生成的三维城市建筑模型;
S2、将获取的三维城市建筑模型导入Unity中;
S3、利用Unity中建立若干种通用Mesh模型;
S4、将通用Mesh模型和三维城市建筑模型中的城市建筑进行比对得到和城市建筑初步匹配的通用Mesh模型,计算所述匹配的通用Mesh模型的调整参数;
S5、根据调整参数调整所述初步匹配的通用Mesh模型使其与对应匹配的城市建筑相同;
S6、将调整后的所述初步匹配的通用Mesh模型替换三维城市建筑模型中的所述对应匹配的城市建筑。
本三维城市建筑模型的方法通过将在CityEngine软件生成的三维城市建筑模型导入到Unity软件中,在Unity软件建立与城市建筑模型匹配的通用Mesh模型,并替换三维城市建筑模型的城市建筑,从而更快速、更方便地进行渲染,减少性能消耗,提高处理效率。
其中,CityEngine是根据城市建筑的高度数据,将平面建筑物形状进行拔高形成建筑的三维模型,生成的城市建筑模型可以导出成通用的三维模型格式文件,例如fbx、obj文件等,Unity软件可以直接支持fbx、obj文件模型的导入读取。
其中,将通用Mesh模型和三维城市建筑模型中的城市建筑进行比对得到和城市建筑初步匹配的通用Mesh模型,计算所述匹配的通用Mesh模型的调整参数,具体包括:
遍历三维城市建筑模型中每个城市建筑的顶点,逐个提取出每个城市建筑中的顶点;
将每个城市建筑的顶点和各个通用Mesh模型的顶点进行逐一对比,得到和城市建筑初步匹配的通用Mesh模型;
根据对比过程获取所述匹配的通用Mesh模型的调整参数。
具体实施过程中,可以通过在Unity编写程序脚本来实现自动遍历和匹配的方法。
在具体实施过程中,由于城市模型是将建筑轮廓面基于高度数据拔高而成,因此每个建筑物都会由一组具有相同x、z轴坐标、且y轴相同偏移的顶点组成,通过遍历三维城市建筑模型中每个城市建筑的顶点,可以提取出每个建筑物模型中的顶点。
在一种可选的实施方式中,将每个城市建筑的顶点和各个通用Mesh模型的顶点进行逐一对比,得到和城市建筑初步匹配的通用Mesh模型,根据对比过程获取所述匹配的通用 Mesh模型的调整参数,具体为:
遍历各个通用Mesh模型,将所述通用Mesh模型的顶点变换到所述城市建筑模型的顶点所需要的变换值,若存在一个变换值使得某个通用Mesh模型的所有顶点和某个所述城市建筑模型的所有顶点均匹配,该某个所述通用Mesh模型和该某个所述城市建筑初步匹配;
所述变换值为该某个所述通用Mesh模型的调整参数。
在具体实施方式中,只要具有一个变换值是所有顶点都相同的,则表示可以通过此值将通用模型的顶点转到建筑模型,也就是匹配成功。
在具体实施方式中,三个顶点可以确定一个三角面,模型的基本组成是顶点和三角面,例如正方形平面由4个顶点A、B、C、D和2个三角面T1、T2组成,其中,A、B、C组成一个三角面T1,B、C、D组成组成另一个三角面T2。一个正方形平面由两个三角面组成。在模型匹配时,只需顶点匹配即可,而在模型移除时,需要将顶点和三角面一起移除。
在一种可选的实施方式中,所述变换值可以为拉伸变换值、旋转变换值或位移变换值。
进一步的,根据调整参数调整所述初步匹配的通用Mesh模型使其与对应匹配的城市建筑相同,具体为:根据变换值调整所述初步匹配的通用Mesh模型使其与对应匹配的城市建筑相同,也即当变换值为拉伸变换值,则根据拉伸变换值对初步匹配的通用Mesh模型进行拉伸处理使其与对应匹配的城市建筑相同;当变换值为旋转变换值,则根据旋转变换值对初步匹配的通用Mesh模型进行旋转处理使其与对应匹配的城市建筑相同;当变换值为位移变换值,则根据位移变换值对初步匹配的通用Mesh模型进行位移处理使其与对应匹配的城市建筑相同。
在一种可选的实施方式中,遍历三维城市建筑模型中每个城市建筑的顶点,逐个提取出每个城市建筑中的顶点,具体为:
获得每个城市建筑的顶点并储存在对应的数组中;
通过循环数组的当时逐个提取出每个城市建筑中的顶点。
利用数组进行数据的存储,根据数组实现自动遍历,可以自动地对三维城市模型中的每个城市建筑自动匹配通用Mesh模型并实现自动替换的效果。
在一种可选的实施方式中,将调整后的所述初步匹配的通用Mesh模型替换三维城市建筑模型中的所述对应匹配的城市建筑,具体为:
将三维城市模型中所述对应匹配的城市建筑的顶点和三角面删除,每个三角面由其中的三个顶点组成,将调整后的所述初步匹配的通用Mesh模型放到所述对应匹配的城市建筑的对应位置,实现替换。
其中,每个模型的基本组成是顶点和三角面,而每个三角面有其中三个顶点组成,因此,匹配时只需顶点匹配即可,而在删除城市建筑时,需要将城市建筑到的三角面删除,以便将通用Mesh模型替换城市建筑。
将城市建筑的顶点和三角面从三维城市模型中删除,即可完成对城市建筑从三维城市模型中的删除,然后将调整后的所述初步匹配的通用Mesh模型放到删除后城市建筑中,即可完成城市建筑的替换。通过此操作可以将三维城市模型中的城市建筑均替换成通用Mesh 模型,使得三维城市模型在渲染时可以直接利用Unity的GPU Instance渲染特性,在渲染相同材质和模型的物体时能提高渲染性能。
实施例2
一种三维城市模型优化系统,所述系统包括:
获取模块,用于获取使用CityEngine生成的三维城市建筑模型;
导入模块,将获取的三维城市建筑模型导入Unity中;
Unity软件模块,用于利用Unity中建立若干种通用Mesh模型;
自动匹配模块,用于将通用Mesh模型和三维城市建筑模型中的城市建筑进行比对得到和城市建筑初步匹配的通用Mesh模型,计算所述匹配的通用Mesh模型的调整参数;
自动替换模块,用于将调整后的所述初步匹配的通用Mesh模型替换三维城市建筑模型中的所述对应匹配的城市建筑。
本技术方案通过获取模块获取在CityEngine软件生成的三维城市建筑模型,并通过导入模块将获取的三维城市建筑模型导入到Unity软件模块中,在Unity软件模块中建立若干种通用的Mesh模型,并通过自动匹配模块将通用Mesh模型与三维城市建筑模型中的城市建筑匹配,最后通过自动替换模块替换三维城市建筑模型的城市建筑,从而更快速、更方便地进行渲染,减少性能消耗,提高处理效率。
其中,自动匹配模块具体包括:
自动遍历模块,用于遍历三维城市建筑模型中每个城市建筑的顶点,逐个提取出每个城市建筑中的顶点;
自动初步匹配模块,用于将每个城市建筑的顶点和各个通用Mesh模型的顶点进行逐一对比,得到和城市建筑初步匹配的通用Mesh模型;
参数获取模块,用于根据对比过程获取所述匹配的通用Mesh模型的调整参数。
其中,自动遍历模块可以通过编写程序脚本,获得一个模型的顶点,并将模型的每个顶点储存在对应的数组中,通过循环数组就可以遍历所有的顶点。
其中,由于城市模型是将建筑轮廓面基于高度数据拔高而成,因此每个建筑物都会由一组具有相同x、z轴坐标、且y轴相同偏移的顶点组成,通过遍历三维城市建筑模型中每个城市建筑的顶点,可以提取出每个建筑物模型中的顶点。
其中,自动初步匹配模块具体用于遍历各个通用Mesh模型,将所述通用Mesh模型的顶点变换到所述城市建筑模型的顶点所需要的变换值,若存在一个变换值使得某个通用Mesh模型的所有顶点和某个所述城市建筑模型的所有顶点均匹配,该某个所述通用Mesh模型和该某个所述城市建筑初步匹配;
参数获取模块具体用于从所述自动初步模块中获取所述变换值作为所述匹配的通用 Mesh模型的调整参数。
在具体实施方式中,只要具有一个变换值是所有顶点都相同的,则表示可以通过此值将通用模型的顶点转到建筑模型,也就是匹配成功。
其中,模型的基本组成是顶点和三角面,而每个三角面由其中的三个顶点组成,因此,顶点匹配实际模型的三角面也是匹配的。
在一种可选的实施方式中,所述变换值可以为拉伸变换值、旋转变换值或位移变换值。
在具体实施方式中,自动匹配模块根据调整参数调整所述初步匹配的通用Mesh模型使其与对应匹配的城市建筑相同,具体为:根据变换值调整所述初步匹配的通用Mesh模型使其与对应匹配的城市建筑相同,也即当变换值为拉伸变换值,则根据拉伸变换值对初步匹配的通用Mesh模型进行拉伸处理使其与对应匹配的城市建筑相同;当变换值为旋转变换值,则根据旋转变换值对初步匹配的通用Mesh模型进行旋转处理使其与对应匹配的城市建筑相同;当变换值为位移变换值,则根据位移变换值对初步匹配的通用Mesh模型进行位移处理使其与对应匹配的城市建筑相同。
在一种可选的实施方式中,自动遍历模块通过遍历三维城市建筑模型中每个城市建筑的顶点,逐个提取出每个城市建筑中的顶点,具体为:
获得每个城市建筑的顶点和三角面并储存在对应的数组中;
通过循环数组的当时逐个提取出每个城市建筑中的顶点。
利用数组进行数据的存储,根据数组实现自动遍历,可以自动地对三维城市模型中的每个城市建筑自动匹配通用Mesh模型并实现自动替换的效果。
在一种可选的实施方式中,自动替换模块将调整后的所述初步匹配的通用Mesh模型替换三维城市建筑模型中的所述对应匹配的城市建筑,具体为:
将三维城市模型中所述对应匹配的城市建筑的顶点和三角面删除,每个三角面由其中的三个顶点组成,将调整后的所述初步匹配的通用Mesh模型放到所述对应匹配的城市建筑的对应位置,实现替换。
由于模型的基本组成是顶点和三角面,例如一个正方形平面由4个顶点A、B、C、D和2个三角面T1、T2组成,则T1则用于表示A、B、C组成一个面,T2则指示A、C、D组成一个面。因此,在将城市建筑删除时,需要同时删除城市建筑的三角面,以便将初步匹配的通用Mesh模型替换三维城市建筑模型中的对应匹配的城市建筑。
将城市建筑的顶点和三角面从三维城市模型中删除,即可完成对城市建筑从三维城市模型中的删除,然后将调整后的所述初步匹配的通用Mesh模型放到删除后城市建筑中,即可完成城市建筑的替换。通过此操作可以将三维城市模型中的城市建筑均替换成通用Mesh 模型,使得三维城市模型在渲染时可以直接利用Unity的GPU Instance渲染特性,在渲染相同材质和模型的物体时能提高渲染性能。
本技术方案中,由于Unity具有GPU Instance的渲染特性,在渲染相同材质和模型的物体时能提高渲染性能,通过在Unity中将通用Mesh物体替换CityEngine生成模型中的建筑物,进而减少CityEngine生成的模型的性能消耗。
其中,所述若干种通用Mesh模型,包括两种以上模型,例如包括圆柱体、立方体等基本形状的Mesh模型。
本技术方案通过将CityEngine生成的三维城市建筑导入Unity中,建立若干种通用 Mesh模型;通过将通用Mesh模型和三维城市建筑模型中的城市建筑进行匹配,调整所述初步匹配的通用Mesh模型,并替换三维城市建筑模型中的所述对应匹配的城市建筑;进而减少性能消耗,因此本技术方案具有有效减少CityEngine生成的模型的性能消耗的有益效果。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例,而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种三维城市模型优化方法,其特征在于,包括:
获取使用CityEngine生成的三维城市建筑模型;
将获取的三维城市建筑模型导入Unity中;
利用Unity中建立若干种通用Mesh模型;
将通用Mesh模型和三维城市建筑模型中的城市建筑进行比对得到和城市建筑初步匹配的通用Mesh模型,计算所述匹配的通用Mesh模型的调整参数;
根据调整参数调整所述初步匹配的通用Mesh模型使其与对应匹配的城市建筑相同;
将调整后的所述初步匹配的通用Mesh模型替换三维城市建筑模型中的所述对应匹配的城市建筑;
将通用Mesh模型和三维城市建筑模型中的城市建筑进行比对得到和城市建筑初步匹配的通用Mesh模型,计算所述匹配的通用Mesh模型的调整参数,具体包括:
遍历三维城市建筑模型中每个城市建筑的顶点,逐个提取出每个城市建筑中的顶点;
将每个城市建筑的顶点和各个通用Mesh模型的顶点进行逐一对比,得到和城市建筑初步匹配的通用Mesh模型;
根据对比过程获取所述匹配的通用Mesh模型的调整参数;
将每个城市建筑的顶点和各个通用Mesh模型的顶点进行逐一对比,得到和城市建筑初步匹配的通用Mesh模型,根据对比过程获取所述匹配的通用Mesh模型的调整参数,具体为:
遍历各个通用Mesh模型,将所述通用Mesh模型的顶点变换到所述城市建筑模型的顶点所需要的变换值,若存在一个变换值使得某个通用Mesh模型的所有顶点和某个所述城市建筑模型的所有顶点均匹配,该某个所述通用Mesh模型和该某个所述城市建筑初步匹配;
所述变换值为该某个所述通用Mesh模型的调整参数。
2.根据权利要求1所述的一种三维城市模型优化方法,其特征在于,所述变换值为拉伸变换值、旋转变换值或位移变换值。
3.根据权利要求2所述的一种三维城市模型优化方法,其特征在于,根据调整参数调整所述初步匹配的通用Mesh模型使其与对应匹配的城市建筑相同,具体为:根据变换值调整所述初步匹配的通用Mesh模型使其与对应匹配的城市建筑相同。
4.根据权利要求1所述的一种三维城市模型优化方法,其特征在于,遍历三维城市建筑模型中每个城市建筑的顶点,逐个提取出每个城市建筑中的顶点,具体为:
获得每个城市建筑的顶点并储存在对应的数组中;
通过循环数组的当时逐个提取出每个城市建筑中的顶点。
5.根据权利要求1所述的一种三维城市模型优化方法,其特征在于,将调整后的所述初步匹配的通用Mesh模型替换三维城市建筑模型中的所述对应匹配的城市建筑,具体为:
将三维城市模型中所述对应匹配的城市建筑的顶点和三角面删除,每个三角面由其中的三个顶点组成,将调整后的所述初步匹配的通用Mesh模型放到所述对应匹配的城市建筑的对应位置,实现替换。
6.一种三维城市模型优化系统,其特征在于,所述系统包括:
获取模块,用于获取使用CityEngine生成的三维城市建筑模型;
导入模块,将获取的三维城市建筑模型导入Unity中;
Unity软件模块,用于利用Unity中建立若干种通用Mesh模型;
自动匹配模块,用于将通用Mesh模型和三维城市建筑模型中的城市建筑进行比对得到和城市建筑初步匹配的通用Mesh模型,计算所述匹配的通用Mesh模型的调整参数,具体包括:
遍历三维城市建筑模型中每个城市建筑的顶点,逐个提取出每个城市建筑中的顶点;
将每个城市建筑的顶点和各个通用Mesh模型的顶点进行逐一对比,得到和城市建筑初步匹配的通用Mesh模型;
根据对比过程获取所述匹配的通用Mesh模型的调整参数;
将每个城市建筑的顶点和各个通用Mesh模型的顶点进行逐一对比,得到和城市建筑初步匹配的通用Mesh模型,根据对比过程获取所述匹配的通用Mesh模型的调整参数,具体为:
遍历各个通用Mesh模型,将所述通用Mesh模型的顶点变换到所述城市建筑模型的顶点所需要的变换值,若存在一个变换值使得某个通用Mesh模型的所有顶点和某个所述城市建筑模型的所有顶点均匹配,该某个所述通用Mesh模型和该某个所述城市建筑初步匹配;
所述变换值为该某个所述通用Mesh模型的调整参数;
自动替换模块,用于将调整后的所述初步匹配的通用Mesh模型替换三维城市建筑模型中的对应匹配的城市建筑。
7.根据权利要求6所示的三维城市模型优化系统,其特征在于,自动匹配模块具体包括:
自动遍历模块,用于遍历三维城市建筑模型中每个城市建筑的顶点,逐个提取出每个城市建筑中的顶点;
自动初步匹配模块,将每个城市建筑的顶点和各个通用Mesh模型的顶点进行逐一对比,得到和城市建筑初步匹配的通用Mesh模型;
参数获取模块,用于根据对比过程获取所述匹配的通用Mesh模型的调整参数。
8.根据权利要求7所述的三维城市模型优化系统,其特征在于:自动初步匹配模块具体用于遍历各个通用Mesh模型,将所述通用Mesh模型的顶点变换到所述城市建筑模型的顶点所需要的变换值,若存在一个变换值使得某个通用Mesh模型的所有顶点和某个所述城市建筑模型的所有顶点均匹配,该某个所述通用Mesh模型和该某个所述城市建筑初步匹配;
参数获取模块具体用于从所述自动初步模块中获取所述变换值作为所述匹配的通用Mesh模型的调整参数。
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