CN111275820A - 基于二维平面绘制三维墙体方法、装置、终端和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于二维平面绘制三维墙体方法、装置、终端和存储介质，所述方法包括：获取用户输入的多对墙体端点坐标、墙体宽度和墙体高度，并将每对墙体端点坐标进行连接得到墙体中心线段；利用墙体宽度在每条墙体中心线段两侧分别构建平行于墙体中心线段的墙体壁线段，形成矩形墙体；基于墙体高度沿垂直于矩形墙体的方向将矩形墙体拉伸，以形成三维墙体。通过上述方式，本发明能够基于二维平面快速直观地完成对三维墙体的绘制，使得构建建筑模型时的速度更快、效率更高，用户操作更为简捷，无需更多的美术和其他专业基础。

Description

基于二维平面绘制三维墙体方法、装置、终端和存储介质

技术领域

本申请涉及三维建筑绘制技术领域，特别是涉及一种基于二维平面绘制三维墙体方法、装置、终端和存储介质。

背景技术

随着数字城市建设的深入，“虚拟城市”、“三维规划”给人们提供了一种全新的城市规划建设与管理的理念和手段。与传统的利用平面设计图纸、数据表格、沙盘模型进行城市规划管理相比，基于三维虚拟现实技术的“三维规划”具有很多优势，尤其在规划设计、规划审批、建筑设计等阶段，利用虚拟现实技术可使人们在一个虚拟的三维环境中，用动态交互的方式对未来的规划建筑或区域进行身临其境的全方位审视，因此，“三维规划”将逐步成为城市规划管理中的重要手段。而三维模型在虚拟现实中具有重要的空间格局与视觉作用，是建立“虚拟城市”、“三维规划”的基础和前提，如何高效地获取城市三维数据，快速地建立城市三维模型成为了制约和限制城市“三维规划”进一步应用发展的关键因素。

目前，城市三维模型绘制的关键在于建筑物的三维模型的构建，现有的二维绘制技术众多，在设计软件家装和工业绘图中被广泛应用，现有的设计绘图软件功能也非常强大，但是在功能强大的情况下造成使用过于复杂，需要经过专业的培训，多则需要几年时间的使用经验，从而导致在绘制建筑物的三维模型时，需要经过长时间培训的专业人员才能完成该项工作，而一个城市三维模型包括了众多建筑物的三维模型，人员的限制极大的影响了三维模型的绘制效率。

发明内容

本申请提供一种基于二维平面绘制三维墙体方法、装置、终端和存储介质，以解决现有的二维绘制建筑物三维模型的过程过于复杂的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种基于二维平面绘制三维墙体方法，包括：获取用户输入的多对墙体端点坐标、墙体宽度和墙体高度，并将每对墙体端点坐标进行连接得到墙体中心线段；利用墙体宽度在每条墙体中心线段两侧分别构建平行于墙体中心线段的墙体壁线段，形成矩形墙体；基于墙体高度沿垂直于矩形墙体的方向将矩形墙体拉伸，以形成三维墙体。

作为本发明的进一步改进，将每对墙体端点坐标进行连接得到墙体中心线段的步骤之后，还包括：检测任意两条墙体中心线段的位置关系，位置关系包括相交、平行和共线；当位置关系为相交时，计算交点位置，并以交点将相交的墙体中心线段划分为新的墙体中心线段；当位置关系为共线时，若共线的两条墙体中心线段部分或全部重合，则将共线的两条墙体中心线段融合为一条墙体中心线段，并将共线的两条墙体中心线段的公有点删除。

作为本发明的进一步改进，计算交点位置的公式为：

其中，A、B为其中一条线段的两个端点，C、D为其中另一条线段的两个端点，O为两条线段的交点。

作为本发明的进一步改进，检测任意两条墙体中心线段的位置关系，包括：以第一墙体中心线段的两个端点(A、B)和第二墙体中心线段的两个端点(C、D)构建向量

当

与

的结果异号，且

与

的结果异号时，第一墙体中心线段和第二墙体中心线段相交，且呈“X”型；当

或

时，第一墙体中心线段和第二墙体中心线段相交，且呈“T”型；当

时，若

则第一墙体中心线段和第二墙体中心线段平行；若

且第一墙体中心线段的起点小于或等于第二墙体中心线段的起点、第二墙体中心线段的起点小于或等于第一墙体中心线段的起点，则第一墙体中心线段和第二墙体中心线段相交且共线。

作为本发明的进一步改进，将每对墙体端点坐标进行连接得到墙体中心线段的步骤之后，还包括：接收用户输入的移动目标墙体中心线段上一个目标端点的指令；将目标端点移动至指定位置，并同步将共享目标端点的墙体中心线段进行移动。

作为本发明的进一步改进，将每对墙体端点坐标进行连接得到墙体中心线段的步骤之后，还包括：接收用户输入的移动目标墙体中心线段的指令；将目标墙体中心线段移动至指定位置，并将与目标墙体中心线段连接的墙体中心线段进行延长或缩短，以保持与目标墙体中心线段的连接关系。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种基于二维平面绘制三维墙体装置，包括：获取模块，用于获取用户输入的多对墙体端点坐标、墙体宽度和墙体高度，并将每对墙体端点坐标进行连接得到墙体中心线段；构建模块，用于利用墙体宽度在每条墙体中心线段两侧分别构建平行于墙体中心线段的墙体壁线段，形成矩形墙体；拉伸模块，用于基于墙体高度沿垂直于矩形墙体的方向将矩形墙体拉伸，以形成三维墙体。

为解决上述技术问题，本申请采用的再一个技术方案是：提供一种终端，该终端包括处理器、与处理器耦接的存储器，其中，存储器存储有用于实现上述基于二维平面绘制三维墙体方法的程序指令；处理器用于执行存储器存储的程序指令以在二维平面完成三维墙体的绘制。

为解决上述技术问题，本申请采用的再一个技术方案是：提供一种存储介质，存储有能够实现上述基于二维平面绘制三维墙体方法的程序文件。

本申请的有益效果是：本发明通过在二维平面中输入所有墙体的端点坐标以构成墙体中心线段，在将墙体中心线段构建整个建筑物的框架结构，最后结合墙体的宽度和高度，对墙体进行扩充和拉伸，从而形成三维墙体，三维墙体连接为一个建筑物的三维模型，其不需要使用专业的绘图工具，仅需用户输入各个墙体的端点坐标值、墙体的宽度、高度等参数，即可自动完成对三维墙体的创建，操作方便快捷，极大地提高了绘制建筑物的三维模型的速度。

附图说明

图1是本发明第一实施例的基于二维平面绘制三维墙体方法的流程示意图；

图2是本发明实施例中矩形墙体的结构示意图；

图3是本发明第二实施例的基于二维平面绘制三维墙体方法的流程示意图；

图4是本发明实施例墙体中心线段的位置关系的结构示意图；

图5是本发明实施例相交墙体中心线段确认交点的示意图；

图6是本发明实施例的基于二维平面绘制三维墙体装置的结构示意图；

图7是本发明实施例的终端的结构示意图；

图8是本发明实施例的存储介质的结构示意图。

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，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，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。

本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

图1是本发明第一实施例的基于二维平面绘制三维墙体方法的流程示意图。需注意的是，若有实质上相同的结果，本发明的方法并不以图1所示的流程顺序为限。如图1所示，该方法包括步骤：

步骤S101：获取用户输入的多对墙体端点坐标、墙体宽度和墙体高度，并将每对墙体端点坐标进行连接得到墙体中心线段。

在步骤S101中，用户在绘制三维墙体前，需获知各段墙体的长度、宽度和高度，并基于长度确认墙体在二维平面坐标系中的两个端点坐标、墙体宽度和墙体高度，再将每一段墙体的两个端点成对输入，且成对输入的两个端点构成一条墙体中心线段。

需要说明的是，不同的墙体，其宽度和高度不尽相同，在输入墙体的宽度和高度时，墙体的端点坐标、墙体宽度和墙体高度对应输入。

步骤S102：利用墙体宽度在每条墙体中心线段两侧分别构建平行于墙体中心线段的墙体壁线段，形成矩形墙体。

在步骤S102中，请一并参阅图2，在得到墙体中心线段后，获取该墙体中心线段对应的墙体宽度，再将该墙体中心线段分别向两侧平移，平移的距离为墙体宽度的一般，得到两侧的墙体壁线段，形成一个矩形框形状的矩形墙体。

步骤S103：基于墙体高度沿垂直于矩形墙体的方向将矩形墙体拉伸，以形成三维墙体。

在步骤S103中，在将墙体中心线段向两侧平移得到矩形墙体之后，获取该墙体对应的墙体高度，在将该矩形墙体沿垂直于其所在平面的方向进行拉伸，从而得到三维墙体，多个三维墙体之间互相连接，即可得到建筑物的三维模型。

本发明第一实施例的基于二维平面绘制三维墙体方法通过在二维平面中输入所有墙体的端点坐标以构成墙体中心线段，在将墙体中心线段构建整个建筑物的框架结构，最后结合墙体的宽度和高度，对墙体进行扩充和拉伸，从而形成三维墙体，三维墙体连接为一个建筑物的三维模型，其不需要使用专业的绘图工具，仅需用户输入各个墙体的端点坐标值、墙体的宽度、高度等参数，即可自动完成对三维墙体的创建，操作方便快捷，极大地提高了绘制建筑物的三维模型的速度。

图3是本发明第二实施例的基于二维平面绘制三维墙体方法的流程示意图。需注意的是，若有实质上相同的结果，本发明的方法并不以图3所示的流程顺序为限。如图3所示，该方法包括步骤：

步骤S201：获取用户输入的多对墙体端点坐标、墙体宽度和墙体高度，并将每对墙体端点坐标进行连接得到墙体中心线段。

在本实施例中，图3中的步骤S201和图1中的步骤S101类似，为简约起见，在此不再赘述。

步骤S202：检测任意两条墙体中心线段的位置关系，位置关系包括相交、平行和共线。当位置关系为相交时，执行步骤S203；当位置关系为共线时，执行步骤S204。

在步骤S202中，任意两条墙体中心线段之间存在相交、平行和共线三种位置关系，当两条墙体中心线段相交时，执行步骤S203；当墙体中心线段共线时，执行步骤S204；当墙体中心线段平行时，则不需要进行处理。

需要说明的是，检测两条墙体中心线段之间的位置关系时，可通过矢量叉积来进行确定，具体如下：

1、以第一墙体中心线段的两个端点(A、B)和第二墙体中心线段的两个端点(C、D)构建向量

2、当

与

的结果异号，且

与

的结果异号时，第一墙体中心线段和第二墙体中心线段相交，且呈“X”型，如图4(a)所示。

3、当

或

时，第一墙体中心线段和第二墙体中心线段相交，且呈“T”型，如图4(b)所示。

4、当

时，若

则第一墙体中心线段和第二墙体中心线段平行，如图4(c)所示；若

且第一墙体中心线段的起点小于或等于第二墙体中心线段的起点、第二墙体中心线段的起点小于或等于第一墙体中心线段的起点，则第一墙体中心线段和第二墙体中心线段相交且共线，如图4(d)所示。

步骤S203：计算交点位置，并以交点将相交的墙体中心线段划分为新的墙体中心线段。

在步骤S203中，当两条墙体中心线段相交时，计算两条墙体中心线段的交点的坐标，再以该交点为新的端点，将相交的两条墙体中心线段划分为新的墙体中心线段。

具体地，请参阅图5，两条墙体中心线段的交点的计算公式如下：

其中，A、B为其中一条线段的两个端点，C、D为其中另一条线段的两个端点，O为两条线段的交点。通过计算得到C点到线段AB的距离d₁和D点到线段AB的距离d₂，再根据相似三角形，即可得到

进而求出t，再根据比例缩放可以求出

而

从而求得交点O的坐标。

步骤S204：若共线的两条墙体中心线段部分或全部重合，则将共线的两条墙体中心线段融合为一条墙体中心线段，并将共线的两条墙体中心线段的公有点删除。

在步骤S204中，当墙体中心线段共线时，确认两条墙体中心线段的公有点，并确认该公有点是否还有第三条墙体中心线段上的点，若不是，则将该公有点删除，并将该两条墙体中心线段融合为一条墙体中心线段，减少墙体中心线段的数量以及墙体的端点坐标，从而减少后续需要处理的数据量。

步骤S205：利用墙体宽度在每条墙体中心线段两侧分别构建平行于墙体中心线段的墙体壁线段，形成矩形墙体。

在本实施例中，图3中的步骤S205和图1中的步骤S102类似，为简约起见，在此不再赘述。

步骤S206：基于墙体高度沿垂直于矩形墙体的方向将矩形墙体拉伸，以形成三维墙体。

在本实施例中，图3中的步骤S206和图1中的步骤S103类似，为简约起见，在此不再赘述。

本发明第二实施例的基于二维平面绘制三维墙体方法在第一实施例的基础上，通过检测任意两条墙体中心线段之间的关系，当两条墙体中心线段之间的关系为相交时，则将两条墙体中心线段以交点划分为新的墙体中心线段，方便后续构建三维墙体；若两条墙体中心线段共线且存在交点，则将两条墙体中心线段融合为一条墙体中心线段，减少后续需要处理的数据量。

进一步的，用户还可根据需要对目标墙体中心线段上的一个目标端点进行移动，具体步骤如下：

1、接收用户输入的移动目标墙体中心线段上一个目标端点的指令。

2、将目标端点移动至指定位置，并同步将共享目标端点的墙体中心线段进行移动。

进一步的，用户还可根据需要对目标墙体中心线段进行移动，具体步骤如下：

1、接收用户输入的移动目标墙体中心线段的指令。

2、将目标墙体中心线段移动至指定位置，并将与目标墙体中心线段连接的墙体中心线段进行延长或缩短，以保持与目标墙体中心线段的连接关系。

图6是本发明实施例的基于二维平面绘制三维墙体装置的结构示意图。如图6所示，该装置10包括获取模块11、构建模块12和拉伸模块13。

获取模块11，用于获取用户输入的多对墙体端点坐标、墙体宽度和墙体高度，并将每对墙体端点坐标进行连接得到墙体中心线段；

构建模块12，用于利用墙体宽度在每条墙体中心线段两侧分别构建平行于墙体中心线段的墙体壁线段，形成矩形墙体；

拉伸模块13，用于基于墙体高度沿垂直于矩形墙体的方向将矩形墙体框拉伸，以形成三维墙体。

可选地，获取模块11将每对墙体端点坐标进行连接得到墙体中心线段的操作之后，还用于检测任意两条墙体中心线段的位置关系，位置关系包括相交、平行和共线；当位置关系为相交时，计算交点位置，并以交点将相交的墙体中心线段划分为新的墙体中心线段；当位置关系为共线时，若共线的两条墙体中心线段部分或全部重合，则将共线的两条墙体中心线段融合为一条墙体中心线段，并将共线的两条墙体中心线段的公有点删除。

可选地，计算交点位置的公式为：

其中，A、B为其中一条线段的两个端点，C、D为其中另一条线段的两个端点，O为两条线段的交点。

可选地，获取模块11检测任意两条墙体中心线段的位置关系的操作还可以为：以第一墙体中心线段的两个端点(A、B)和第二墙体中心线段的两个端点(C、D)构建向量

当

与

的结果异号，且

与

的结果异号时，第一墙体中心线段和第二墙体中心线段相交，且呈“X”型；当

或

时，第一墙体中心线段和第二墙体中心线段相交，且呈“T”型；当

时，若

则第一墙体中心线段和第二墙体中心线段平行；若

且第一墙体中心线段的起点小于或等于第二墙体中心线段的起点、第二墙体中心线段的起点小于或等于第一墙体中心线段的起点，则第一墙体中心线段和第二墙体中心线段相交且共线。

可选地，获取模块11将每对墙体端点坐标进行连接得到墙体中心线段的操作之后，还用于接收用户输入的移动目标墙体中心线段上一个目标端点的指令；将目标端点移动至指定位置，并同步将共享目标端点的墙体中心线段进行移动。

可选地，获取模块11将每对墙体端点坐标进行连接得到墙体中心线段的操作之后，还用于接收用户输入的移动目标墙体中心线段的指令；将目标墙体中心线段移动至指定位置，并将与目标墙体中心线段连接的墙体中心线段进行延长或缩短，以保持与目标墙体中心线段的连接关系。

请参阅图7，图7为本发明实施例的终端的结构示意图。如图7所示，该终端60包括处理器61及和处理器61耦接的存储器62。

存储器62存储有用于实现上述任一实施例所述的基于二维平面绘制三维墙体方法的程序指令。

处理器61用于执行存储器62存储的程序指令以在二维平面完成三维墙体的绘制。

其中，处理器61还可以称为CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)。处理器61可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器61还可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

参阅图8，图8为本发明实施例的存储介质的结构示意图。本发明实施例的存储介质存储有能够实现上述所有方法的程序文件71，其中，该程序文件71可以以软件产品的形式存储在上述存储介质中，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)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，或者是计算机、服务器、手机、平板等终端设备。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于二维平面绘制三维墙体方法，其特征在于，包括：

获取用户输入的多对墙体端点坐标、墙体宽度和墙体高度，并将所述每对墙体端点坐标进行连接得到墙体中心线段；

利用所述墙体宽度在每条所述墙体中心线段两侧分别构建平行于所述墙体中心线段的墙体壁线段，形成矩形墙体；

基于所述墙体高度沿垂直于所述矩形墙体的方向将所述矩形墙体拉伸，以形成三维墙体。

2.根据权利要去1所述的基于二维平面绘制三维墙体方法，其特征在于，所述将所述每对墙体端点坐标进行连接得到墙体中心线段的步骤之后，还包括：

检测任意两条所述墙体中心线段的位置关系，所述位置关系包括相交、平行和共线；

当所述位置关系为相交时，计算交点位置，并以所述交点将相交的所述墙体中心线段划分为新的墙体中心线段；

当所述位置关系为共线时，若共线的两条墙体中心线段部分或全部重合，则将所述共线的两条墙体中心线段融合为一条墙体中心线段，并将所述共线的两条墙体中心线段的公有点删除。

3.根据权利要求2所述的基于二维平面绘制三维墙体方法，其特征在于，所述计算交点位置的公式为：

其中，A、B为其中一条线段的两个端点，C、D为其中另一条线段的两个端点，O为两条线段的交点。

4.根据权利要求2所述的基于二维平面绘制三维墙体方法，其特征在于，所述检测任意两条所述墙体中心线段的位置关系，包括：

以第一墙体中心线段的两个端点(A、B)和第二墙体中心线段的两个端点(C、D)构建向量

当

与

的结果异号，且

与

的结果异号时，所述第一墙体中心线段和所述第二墙体中心线段相交，且呈“X”型；

当

或

时，所述第一墙体中心线段和所述第二墙体中心线段相交，且呈“T”型；

当

时，若

则所述第一墙体中心线段和所述第二墙体中心线段平行；若

且所述第一墙体中心线段的起点小于或等于所述第二墙体中心线段的起点、所述第二墙体中心线段的起点小于或等于所述第一墙体中心线段的起点，则所述第一墙体中心线段和所述第二墙体中心线段相交且共线。

5.根据权利要求1所述的基于二维平面绘制三维墙体方法，其特征在于，所述将所述每对墙体端点坐标进行连接得到墙体中心线段的步骤之后，还包括：

接收用户输入的移动目标墙体中心线段上一个目标端点的指令；

将所述目标端点移动至指定位置，并同步将共享所述目标端点的墙体中心线段进行移动。

6.根据权利要求1所述的基于二维平面绘制三维墙体方法，其特征在于，所述将所述每对墙体端点坐标进行连接得到墙体中心线段的步骤之后，还包括：

接收用户输入的移动目标墙体中心线段的指令；

将所述目标墙体中心线段移动至指定位置，并将与所述目标墙体中心线段连接的墙体中心线段进行延长或缩短，以保持与所述目标墙体中心线段的连接关系。

7.一种基于二维平面绘制三维墙体装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取用户输入的多对墙体端点坐标、墙体宽度和墙体高度，并将所述每对墙体端点坐标进行连接得到墙体中心线段；

构建模块，用于利用所述墙体宽度在每条所述墙体中心线段两侧分别构建平行于所述墙体中心线段的墙体壁线段，形成矩形墙体；

拉伸模块，用于基于所述墙体高度沿垂直于所述矩形墙体的方向将所述矩形墙体拉伸，以形成三维墙体。

8.一种终端，其特征在于，所述终端包括处理器、与所述处理器耦接的存储器，其中，

所述存储器存储有用于实现如权利要求1-6中任一项所述的基于二维平面绘制三维墙体方法的程序指令；

所述处理器用于执行所述存储器存储的所述程序指令以在二维平面完成三维墙体的绘制。

9.一种存储介质，其特征在于，存储有能够实现如权利要求1-6中任一项所述的基于二维平面绘制三维墙体方法的程序文件。

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