CN111489441A - Fdb三维模型转换为udb三维模型的方法及其装置 - Google Patents

Fdb三维模型转换为udb三维模型的方法及其装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种FDB三维模型转换为UDB三维模型的方法及其装置，该方法包括如下步骤：步骤S100：模型导出：在CityMaker Builder平台上将FDB三维模型分别导出为osg模型文件、dds贴图文件、xml描述文件；步骤S200：旋转角解算；步骤S300：三维点生成：将文本数据转换为shp格式的三维点数据；步骤S400：模型导入：将三维点数据和osg模型文件、dds贴图文件导入Supermap iDesktop中，输出UDB三维模型。该方法便捷易用，该方法可以消除FDB转换为UDB的转换过程中模型构件错位的问题。

Description

FDB三维模型转换为UDB三维模型的方法及其装置
技术领域
本申请涉及一种FDB三维模型转换为UDB三维模型的方法及其装置，属于工程设计领域的模型转换技术。
背景技术
在当前三维工程设计领域，一般使用三维地理信息平台对三维设计成果进行存储和管理，CityMaker平台与SuperMap平台是国内主流的三维地理信息平台，应用广泛。
但不同平台数据格式通用性差，同一平台不支持其他平台所生产的成果，即使通过中间格式进行了转换，转换后的模型也存在构件错位的问题，严重影响了模型质量，阻碍了三维设计成果在不同平台中的重复利用，增加了数据生产成本。
FDB是一种由CityMaker平台输出的三维模型专有文件格式；UDB是一种由SuperMap平台输出的三维模型专有文件格式，二者是业界较为常用的三维模型集成格式，如何填补现有技术的不足，将FDB三维模型正确无变形的转换为UDB三维模型是工程设计技术领域亟待解决的问题。
发明内容
本申请提供了一种FDB三维模型转换为UDB三维模型的方法及其装置，用于解决现有技术中CityMaker平台生成的FDB三维模型格式与SuperMap平台生成的UDB三维模型格式无法准确转换，转换后图中构件错位严重的技术问题。
本申请提供了一种FDB三维模型转换为UDB三维模型的方法，包括如下步骤：
步骤S100：模型导出：在CityMaker Builder平台上将FDB三维模型分别导出为osg模型文件、dds贴图文件、xml描述文件；
步骤S200：旋转角解算：提取xml描述文件中的模型点位信息及旋转矩阵信息，获取旋转矩阵信息中旋转矩阵，旋转变换旋转矩阵，分别得到模型对象绕X、Y、Z轴旋转的角度值，并将所得旋转的角度值及模型点位信息写入文本数据；
步骤S300：三维点生成：将文本数据转换为shp格式的三维点数据；
步骤S400：模型导入：将三维点数据和osg模型文件、dds贴图文件导入SupermapiDesktop中，输出UDB三维模型。
优选地，步骤S200中的旋转变换操作为：按由X轴、Y轴最后到Z轴的顺序，依序绕X轴、Y轴、Z轴旋转模型对象，分别得到FDB三维模型中各模型对象绕X轴旋转的角度值、FDB三维模型中各模型对象绕Y轴旋转的角度值、FDB三维模型中各模型对象绕Z轴旋转的角度值。
优选地，步骤S200包括以下步骤：
步骤S210：从xml描述文件中提取如公式(1)所示旋转矩阵R，旋转矩阵R为3乘3矩阵：
Figure BDA0002444550820000021
其中，ai为旋转矩阵R为中第一行第i列的值；bi为旋转矩阵R中第二行第i列的值；ci为旋转矩阵R中第三行第i列的值；i取1，2或3。
步骤S220：根据公式(1)和(2)解算旋转角；
Figure BDA0002444550820000022
其中，
Figure BDA0002444550820000023
为FDB三维模型中各模型对象绕X轴旋转的角度值；ω为FDB三维模型中各模型对象绕Y轴旋转的角度值；k为FDB三维模型中各模型对象绕Z轴旋转的角度值；
步骤S230：将所得旋转的角度值及模型点位信息写入文本数据作为解算结果，解算结果按“模型名称.osg，x坐标值，y坐标值，z坐标值，
Figure BDA0002444550820000024
角度值，ω角度值，k角度值”的形式逐行排列存储。
优选地，步骤S400中先导入三维点数据，之后再导入包含osg模型文件、dds贴图文件的文件夹。
优选地，osg模型文件存储FDB三维模型中各模型对象的骨架，每个模型对象对应一个osg文件。
优选地，dds贴图文件存储FDB三维模型中各模型对象的表面贴图。
优选地，xml描述文件包含FDB三维模型中各模型对象的点位信息及旋转矩阵信息。
本申请提供了一种FDB三维模型转换为UDB三维模型的装置，包括：
模型导出模块，用于在CityMaker Builder平台上将FDB三维模型分别导出为osg模型文件、dds贴图文件、xml描述文件；
旋转角解算模块，用于提取xml描述文件中的模型点位信息及旋转矩阵信息，获取旋转矩阵信息中旋转矩阵，旋转变换旋转矩阵，分别得到模型对象绕X、Y、Z轴旋转的角度值，并将所得旋转的角度值及模型点位信息写入文本数据；
三维点生成模块，用于将文本数据转换为shp格式的三维点数据；
模型导入模块，模型导入：将三维点数据和osg模型文件、dds贴图文件导入Supermap iDesktop中，输出UDB三维模型。
优选地，旋转角解算模块包括：
提取模块，用于从xml描述文件中提取到如公式(1)所示旋转矩阵R，旋转矩阵R为3乘3矩阵：
Figure BDA0002444550820000031
其中，ai为旋转矩阵R为中第一行第i列的值；bi为旋转矩阵R中第二行第i列的值；ci为旋转矩阵R中第三行第i列的值；i取1，2或3。
旋转模块，用于根据公式(1)和(2)解算旋转角；
Figure BDA0002444550820000032
其中，
Figure BDA0002444550820000033
为FDB三维模型中各模型对象绕X轴旋转的角度值；ω为FDB三维模型中各模型对象绕Y轴旋转的角度值；k为FDB三维模型中各模型对象绕Z轴旋转的角度值；
存储模块，用于将所得旋转的角度值及模型点位信息写入文本数据作为解算结果，解算结果按“模型名称.osg，x坐标值，y坐标值，z坐标值，
Figure BDA0002444550820000041
角度值，ω角度值，k角度值”的形式逐行排列存储。
本申请涉及术语定义：
FDB：一种由清华城市规划设计研究院数字城市研究所和北京伟景行数字城市科技有限公司联合开发的CityMaker平台生成的专有三维模型文件格式(.fdb)。
UDB三维模型：一种SuperMap平台输出的三维模型文件格式。
shp格式：由ESRI开发，一个ESRI(Environmental Systems Research Institute)的shape文件包括一个主文件，一个索引文件和一个dBASE表。其中主文件的后缀就是.shp。
CityMaker Builder：为属于伟景行科技有限公司的软件。
Supermap iDesktop：为属于北京超图软件股份有限公司的软件。
本申请能产生的有益效果包括：
1)本申请所提供的FDB三维模型转换为UDB三维模型的方法，该方法便捷易用，该方法可以消除FDB转换为UDB的转换过程中模型构件错位的问题，实现FDB三维模型向UDB三维模型的正确转换，打通国产主流三维地理信息平台间数据转换的壁垒，使得三维设计成果能够一次完成，多次利用，应用更加广泛。
附图说明
图1为本申请提供的FDB三维模型转换为UDB三维模型的方法流程示意图；
图2为本申请实施例中三维点生成效果图；其中a)为三维点；b)为与各三维点对应的数据表；
图3为本申请实施例及对比例中对同一FDB样本模型转换为UDB样本模型后，转换结果对比图，其中a)为对比例中所得转换结果；b)为本申请实施例中提供方法所得结果；
图4为本申请提供的FDB三维模型转换为UDB三维模型的装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
参见图1，本申请提供了一种FDB三维模型转换为UDB三维模型的方法，包括以下步骤：
步骤S100：模型导出：采用CityMaker Builder加载FDB三维模型，并将三维模型分别导出为osg模型文件、dds贴图文件、xml描述文件；
步骤S200：旋转角解算：提取所述xml描述文件中的模型点位信息及旋转矩阵信息，获取旋转矩阵信息中旋转矩阵，旋转变换旋转矩阵，分别得到模型对象绕X、Y、Z轴旋转的角度值，并将所得旋转的角度值及模型点位信息写入文本数据；
步骤S300：三维点生成：将所述文本数据转换为shp格式的三维点数据；在一具体实施例中，此步骤生成的三维点数据如图2a)所示。图2a)为三维点数据图，各三维点对应图2b)中表格数据。
步骤S400：模型导入：将所述三维点数据和所述osg模型文件、所述dds贴图文件导入Supermap iDesktop中，输出UDB三维模型。
采用上述方法能调整两种平台中模型对象的角度，并在进入Supermap iDesktop前进行拼接，且导入Supermap iDesktop中后，也不会改变对模型对象对应关系，从而避免了FDB三维模型转换为UDB三维模型时，存在的构件错位，构件显示不完整的问题。
通过在旋转角解算后对所得文本数据进行三维点生成，能在将数据导入SupermapiDesktop前，实现各模型对象进行拼接，从而更有效的避免构件错位问题。
优选地，所述步骤S200中的旋转变换操作为：按由X轴、Y轴最后到Z轴的顺序，依序绕X轴、Y轴、Z轴旋转所述模型对象，分别得到FDB三维模型中各模型对象绕X轴旋转的角度值、FDB三维模型中各模型对象绕Y轴旋转的角度值、FDB三维模型中各模型对象绕Z轴旋转的角度值。
旋转变换操作是按照先旋转x轴，再旋转y轴，最后旋转z轴的顺序，依序对旋转矩阵分别以X轴、Y轴和Z轴为转轴旋转，分别以各轴为转轴转过的角度为旋转角。
旋转角经过python编码后，将旋转矩阵转换为绕x轴、y轴、z轴三个方向旋转的角度值。点位信息是xml描述文件中提取出的模型点位的X、Y、Z轴的坐标值。
更优选地，所述步骤S200包括以下步骤：
步骤S210：从xml描述文件中提取如公式(1)所示旋转矩阵R，旋转矩阵R为3乘3矩阵：
Figure BDA0002444550820000061
其中，ai为旋转矩阵R为中第一行第i列的值；bi为旋转矩阵R中第二行第i列的值；ci为旋转矩阵R中第三行第i列的值；i取1，2或3。
步骤S220：根据公式(1)和(2)解算旋转角；
Figure BDA0002444550820000062
其中，
Figure BDA0002444550820000063
为FDB三维模型中各模型对象绕X轴旋转的角度值；ω为FDB三维模型中各模型对象绕Y轴旋转的角度值；k为FDB三维模型中各模型对象绕Z轴旋转的角度值；
步骤S230：将所得旋转的角度值及模型点位信息写入文本数据作为解算结果，解算结果按“模型名称.osg，x坐标值，y坐标值，z坐标值，
Figure BDA0002444550820000064
角度值，ω角度值，k角度值”的形式逐行排列存储。
优选地，所述步骤S400中先导入三维点数据，之后再导入包含所述osg模型文件、所述dds贴图文件的文件夹。
优选地，所述osg模型文件存储FDB三维模型中各模型对象的骨架，每个模型对象对应一个osg文件。
优选地，所述dds贴图文件存储FDB三维模型中各模型对象的表面贴图。
优选地，所述xml描述文件包含FDB三维模型中各模型对象的点位信息及旋转矩阵信息。
参见图4，本申请的另一方面还提供了FDB三维模型转换为UDB三维模型的装置，包括：
模型导出模块100，用于在CityMaker Builder平台上将FDB三维模型分别导出为osg模型文件、dds贴图文件、xml描述文件；
旋转角解算模块200，用于提取所述xml描述文件中的模型点位信息及旋转矩阵信息，获取旋转矩阵信息中旋转矩阵，旋转变换旋转矩阵，分别得到模型对象绕X、Y、Z轴旋转的角度值，并将所得旋转的角度值及模型点位信息写入文本数据；
三维点生成模块300，用于将所述文本数据转换为shp格式的三维点数据；
模型导入模块400，模型导入：将所述三维点数据和所述osg模型文件、所述dds贴图文件导入Supermap iDesktop中，输出UDB三维模型。
优选地，所述旋转角解算模块200包括：
提取模块，用于从xml描述文件中提取到如公式(1)所示旋转矩阵R，旋转矩阵R为3乘3矩阵：
Figure BDA0002444550820000074
其中，ai为旋转矩阵R为中第一行第i列的值；bi为旋转矩阵R中第二行第i列的值；ci为旋转矩阵R中第三行第i列的值；i取1，2或3。
旋转模块，用于根据公式(1)和(2)解算旋转角；
Figure BDA0002444550820000071
其中，
Figure BDA0002444550820000072
为FDB三维模型中各模型对象绕X轴旋转的角度值；ω为FDB三维模型中各模型对象绕Y轴旋转的角度值；k为FDB三维模型中各模型对象绕Z轴旋转的角度值；
存储模块，用于将所得旋转的角度值及模型点位信息写入文本数据作为解算结果，解算结果按“模型名称.osg，x坐标值，y坐标值，z坐标值，
Figure BDA0002444550820000073
角度值，ω角度值，k角度值”的形式逐行排列存储。
实施例
参见图1，本申请提供实施例中按以下步骤进行三维模型转换，具体地，该方法包括以下步骤：
步骤S100：模型导出：通过CityMaker Builder加载FDB三维模型，并将三维模型分别导出为osg模型文件、dds贴图文件、xml描述文件。
osg模型文件中存储模型对象的骨架，每个模型对象对应一个osg文件。
dds贴图文件存储模型对象所涉及的表面贴图。
xml描述文件包含模型对象的点位信息及旋转矩阵信息。
步骤S200：旋转角解算：从步骤(1)导出的xml描述文件中提取模型点位信息及旋转矩阵信息，通过旋转变换操作将xml描述文件中的旋转矩阵转换为分别对应X、Y、Z三个方向的三个旋转角度值，并将旋转角度值及模型点位信息输出为文本数据。
所述步骤S200具体包括以下步骤：
所述步骤S200包括以下步骤：
步骤S210：从xml描述文件中提取到如公式(1)所示旋转矩阵，旋转矩阵R为3乘3矩阵：
Figure BDA0002444550820000081
其中，ai为旋转矩阵R为中第一行第i列的值；bi为旋转矩阵R中第二行第i列的值；ci为旋转矩阵R中第三行第i列的值；i取1，2或3。
步骤S220：根据公式(1)和(2)解算旋转角；
Figure BDA0002444550820000082
其中，
Figure BDA0002444550820000083
为FDB三维模型中各模型对象绕X轴旋转的角度值；ω为FDB三维模型中各模型对象绕Y轴旋转的角度值；k为FDB三维模型中各模型对象绕Z轴旋转的角度值；
步骤S230：将所得旋转的角度值及模型点位信息写入文本数据作为解算结果，解算结果按“模型名称.osg，x坐标值，y坐标值，z坐标值，
Figure BDA0002444550820000084
角度值，ω角度值，k角度值”的形式逐行排列存储。
上述步骤S220中旋转角的结算，通过编写python代码实现自动解算。
步骤S300：三维点生成：将经步骤(2)处理得到的文本数据转换为shp格式的三维点数据。生成的三维点数据如图2所示。
步骤S400：模型导入：将经步骤(3)处理得到的三维点数据和经步骤(1)导出得到的osg模型文件、dds贴图文件导入Supermap iDesktop中，输出UDB三维模型。
对比例：
与上述实施例的区别不在于未使用实施例中步骤S200和步骤S300，将步骤S100中导出数据，直接导入步骤S400中的Supermap iDesktop中。
如图3所示，按对比例中提供方法进行FDB三维模型向UDB三维模型的转换，所得结果如图3中a)所示，采用实施例中方法转换后，所得结果如图3b)所示。为显示清楚，图3a)和b)中均包括：1号图(对应隧洞入口右侧)、2号图(对应隧洞入口左侧)和3号图(对应桥梁整体)。
由图3a)中1～3号图可见，采用对比例提供方法转换后，UDB三维模型中模型构件错位严重，如图3a)中1号图中，隧洞入口处出现未知构件；如图3a)中2号图中，隧洞入口处出现未知构件；图3a)中3号图中，桥墩处桥梁制成显示不完全。
采用本申请提供方法后，图3b)中1～3号图中，均未出现构件错位显示或显示不完全的情况，FDB三维模型能正确的转换为UDB三维模型。
在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、“优选实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本申请的范围内。
尽管这里参照本申请的多个解释性实施例对本申请进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (9)

1.一种FDB三维模型转换为UDB三维模型的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S100：模型导出：在CityMaker Builder平台上将FDB三维模型分别导出为osg模型文件、dds贴图文件、xml描述文件；
步骤S200：旋转角解算：提取所述xml描述文件中的模型点位信息及旋转矩阵信息，获取旋转矩阵信息中旋转矩阵，旋转变换旋转矩阵，分别得到模型对象绕X、Y、Z轴旋转的角度值，并将所得旋转的角度值及模型点位信息写入文本数据；
步骤S300：三维点生成：将所述文本数据转换为shp格式的三维点数据；
步骤S400：模型导入：将所述三维点数据和所述osg模型文件、所述dds贴图文件导入Supermap iDesktop中，输出UDB三维模型。
2.根据权利要求1所述的FDB三维模型转换为UDB三维模型的方法，其特征在于，所述步骤S200中的旋转变换操作为：按由X轴、Y轴最后到Z轴的顺序，依序绕X轴、Y轴、Z轴旋转所述模型对象，分别得到FDB三维模型中各模型对象绕X轴旋转的角度值、FDB三维模型中各模型对象绕Y轴旋转的角度值、FDB三维模型中各模型对象绕Z轴旋转的角度值。
3.根据权利要求1所述的FDB三维模型转换为UDB三维模型的方法，其特征在于，所述步骤S200包括以下步骤：
步骤S210：从所述xml描述文件中提取如公式(1)所示所述旋转矩阵R，所述旋转矩阵R为3乘3矩阵：
Figure FDA0002444550810000011
其中，ai为旋转矩阵R为中第一行第i列的值；bi为旋转矩阵R中第二行第i列的值；ci为旋转矩阵R中第三行第i列的值；i取1，2或3。
步骤S220：根据公式(1)和(2)解算旋转角；
Figure FDA0002444550810000021
其中，
Figure FDA0002444550810000023
为FDB三维模型中各模型对象绕X轴旋转的角度值；ω为FDB三维模型中各模型对象绕Y轴旋转的角度值；k为FDB三维模型中各模型对象绕Z轴旋转的角度值；
步骤S230：将所得旋转的角度值及模型点位信息写入文本数据作为解算结果，解算结果按“模型名称.osg，x坐标值，y坐标值，z坐标值，
Figure FDA0002444550810000022
角度值，ω角度值，k角度值”的形式逐行排列存储。
4.根据权利要求1所述的FDB三维模型转换为UDB三维模型的方法，其特征在于，所述步骤S400中先导入三维点数据，之后再导入包含所述osg模型文件、所述dds贴图文件的文件夹。
5.根据权利要求1所述的FDB三维模型转换为UDB三维模型的方法，其特征在于，所述osg模型文件存储FDB三维模型中各模型对象的骨架，每个模型对象对应一个osg文件。
6.根据权利要求1所述的FDB三维模型转换为UDB三维模型的方法，其特征在于，所述dds贴图文件存储FDB三维模型中各模型对象的表面贴图。
7.根据权利要求1所述的FDB三维模型转换为UDB三维模型的方法，其特征在于，所述xml描述文件包含FDB三维模型中各模型对象的点位信息及旋转矩阵信息。
8.一种FDB三维模型转换为UDB三维模型的装置，其特征在于，包括：
模型导出模块(100)，用于在CityMaker Builder平台上将FDB三维模型分别导出为osg模型文件、dds贴图文件、xml描述文件；
旋转角解算模块(200)，用于提取所述xml描述文件中的模型点位信息及旋转矩阵信息，获取旋转矩阵信息中旋转矩阵，旋转变换旋转矩阵，分别得到模型对象绕X、Y、Z轴旋转的角度值，并将所得旋转的角度值及模型点位信息写入文本数据；
三维点生成模块(300)，用于将所述文本数据转换为shp格式的三维点数据；
模型导入模块(400)，模型导入：将所述三维点数据和所述osg模型文件、所述dds贴图文件导入Supermap iDesktop中，输出UDB三维模型。
9.根据权利要求8所述的FDB三维模型转换为UDB三维模型的装置，其特征在于，所述旋转角解算模块(200)包括：
提取模块，用于从xml描述文件中提取到如公式(1)所示所述旋转矩阵R，旋转矩阵R为3乘3矩阵：
Figure FDA0002444550810000031
其中，ai为旋转矩阵R为中第一行第i列的值；bi为旋转矩阵R中第二行第i列的值；ci为旋转矩阵R中第三行第i列的值；i取1，2或3。
旋转模块，用于根据公式(1)和(2)解算旋转角；
Figure FDA0002444550810000032
其中，
Figure FDA0002444550810000034
为FDB三维模型中各模型对象绕X轴旋转的角度值；ω为FDB三维模型中各模型对象绕Y轴旋转的角度值；k为FDB三维模型中各模型对象绕Z轴旋转的角度值；
存储模块，用于将所得旋转的角度值及模型点位信息写入文本数据作为解算结果，解算结果按“模型名称.osg，x坐标值，y坐标值，z坐标值，
Figure FDA0002444550810000033
角度值，ω角度值，k角度值”的形式逐行排列存储。
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