CN111815778B - 基于地面模型生成导航路径的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于地面模型生成导航路径的方法，包括如下步骤：步骤S1：基于地面模型将可行走区域用Delaunay三角剖分算法刨分成均匀的多个三角形；步骤S2：选取邻接边的中点，将位于同一三角形内的点连通生成路网；步骤S3：对所述路网通过Dijkstra最短路径算法进行寻路；步骤S4：采用漏斗算法对寻路结果进行路径平滑处理，生成导航路径。本发明的基于地面模型生成导航路径的方法根据地面模型生成，简化了寻路网格，导航路径生成快速，生成的导航路径基本接近路径中线，导航更精确，用户体验度更高。
Description
技术领域
本发明涉及三维导航技术领域，尤其涉及一种基于地面模型生成导航路径的方法。
背景技术
-般情况下3D引擎中实现寻路的方法如下：
1)将3D模型数据处理为凸多边形池(NavMesh)。
2)找出所有凸多边形共享的边。
3)使用算法(A*，Dijkstra)找出起点，到目标点所经过的多边形列表。
4)使用漏斗算法找出顶点坐标。
但是现有的3D引擎中实现寻路的方法流程中，由于3D模型数据生成Navmesh比较复杂，一般要经过体素化，生成地区，生成轮廓，生成多边形网格，生成高度细节等一系列复杂的运算。并且，在上述漏斗算法中生成的路径出现在拐角处过于靠边的情况。
发明内容
本发明之目的是提供一种基于地面模型生成导航路径的方法，其能够解决现有的3D引擎中实现寻路过程运算复杂以及避免出现拐角过于靠边的问题。
本发明提供一种基于地面模型生成导航路径的方法，包括如下步骤：
步骤S1：基于地面模型将可行走区域用Delaunay三角剖分算法刨分成均匀的多个三角形；
步骤S2：选取邻接边的中点，将位于同一三角形内的点连通生成路网；
步骤S3：对所述路网通过Dijkstra最短路径算法进行寻路；
步骤S4：采用漏斗算法对寻路结果进行路径平滑处理，生成导航路径。
优选地，所述步骤S1基于地面模型将可行走区域用Delaunay三角剖分算法刨分成均匀的多个三角形包括：
步骤S11：选取地面模型数据中的所有三角面，并且找出所有三角面的所有边，剔除共用边，剩下轮廓线；
步骤S12：将轮廓线的长度与设定的边长阈值进行比较，对超过所述边长阈值的轮廓线进行切分；
步骤S13：将切分后的所有边进行首尾相连，得到多个表示环形的多边形数组；
步骤S14：区分出外轮廓与孔；
步骤S15：对上述处理完成后的轮廓用Delaunay三角剖分算法刨分成均匀的多个三角形。
优选地，所述步骤S11：选取地面模型数据中的所有三角面，并且找出所有三角面的所有边，剔除共用边，剩下轮廓线包括：
步骤S111：选取地面模型数据；
步骤S112：遍历所述地面模型数据中的所有三角面的边，记录在集合一中，每遍历到一次计数加一；
步骤S113：遍历结束后，选取所有计数为一的三角面的边，记录在集合二中。
优选地，所述步骤S112：遍历所述地面模型数据中的所有三角面的边，记录在集合一中，每遍历到一次计数加一；
其中，AB边与BA边为同一边。
优选地，所述步骤S12：将轮廓线的长度与设定的边长阈值进行比较，对超过所述边长阈值的轮廓线进行切分包括：
步骤S121：遍历集合二中的所有有向边；
步骤S122：设定边长阈值d，将所有有向边的长度L与设定的所述边长阈值d进行比较，如果边长L大于d，则对该有向边进行分割，分割成多个长度小于d的边；
步骤S123：删除被分割的有向边，将新分割的边继续加入集合二中。
优选地，其中，均匀分割的段数为L/d，并对L/d的值向上取整数。
优选地，所述步骤S14根据包围盒区分出外轮廓与孔。
优选地，所述步骤S14通过顺时针或逆时针来判断多个环形的多边形数组描述的是外轮廓还是孔。
优选地，所述步骤S4：采用漏斗算法对寻路结果进行路径平滑处理，生成导航路径包括：
步骤S41：选取路径经过的所有邻接边列表，从起点开始构造到第一条邻接边的漏斗；
步骤S42：将两条漏斗边的终点移动到下一条邻接边，分别判断两条边的角度变化，进而判断拐点位置；其中，
当漏斗口角度变窄或不变化时，判定本次移动有效；
当漏斗口角度变为负数，判断该处出现拐点，此时需要回退操作至上一条邻接边；
步骤S43：设定漏斗口角度阈值，如果漏斗口角度小于所述角度阈值，判断该处也出现拐点；
步骤S44：将拐点设置在对应邻接边的中点，将所述拐点作为当前漏斗起点；
步骤S45：以所述当前漏斗起点所在三角形的邻接边构造漏斗，重复上述步骤S41至步骤S44；
步骤S46：所述漏斗算法进行至最后一条邻接边，算法结束。
本发明提供的一种基于地面模型生成导航路径的方法，相比于现有技术具有如下有益效果：
1、本发明针对某些只考虑地面模型的需求，简化寻路网格的生成过程。
2、本发明的路网根据地面模型生成，由于简化了寻路网格，所以导航路径生成快速，节省时间。
3、本发明中选取所有三角形的边的中点连通形成路网，这样生成的导航路径基本接近路径中线，导航更精确，用户体验度更高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅用于解释本发明的构思。
图1为本发明的基于地面模型生成导航路径的方法流程示意图；
图2为地面模型数据中的所有三角面的示意图；
图3为用Delaunay三角剖分算法刨分成均匀的多个三角形的示意图；
图4为通过本发明的基于地面模型生成导航路径的方法生成的路网示意图；
图5为通过Dijkstra最短路径算法寻路示意图；
图6为采用漏斗算法对寻路结果进行路径平滑处理前的路径示意图；
图7为采用漏斗算法对寻路结果进行路径平滑处理后的路径示意图；
图8为采用漏斗算法对寻路结果进行路径平滑处理的原理示意图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述本发明的一种基于地面模型生成导航路径的方法的实施例。
在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括对在此记载的实施例做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分之间的相互关系。
如图1所示，本发明提供一种基于地面模型生成导航路径的方法，包括如下步骤：
步骤S1：基于地面模型将可行走区域用Delaunay三角剖分算法刨分成均匀的多个三角形(如图3所示)；
步骤S2：选取邻接边的中点，将位于同一三角形内的点连通生成路网(如图4所示)；
步骤S3：对所述路网通过Dijkstra最短路径算法进行寻路(如图5所示)；
步骤S4：采用漏斗算法对寻路结果进行路径平滑处理，生成导航路径(如图6和7所示)。
本发明中选取所有三角形的边的中点连通形成路网，这样生成的导航路径基本接近路径中线，导航更精确，用户体验度更高。
以及，为了使路径尽量靠近中线，采用三角形邻接边的中点作为路径点。由于三角形属于凸多边形，根据凸多边形内部任意两点都在凸多边形内部的特性可知，位于同一个三角形上的路径点可以连通成为可行走的路径，这样就形成了完整的路径网络。以路径的长度作为权重，路径网络在数据结构上可以表述为带权无向图，导航就是无向带权图求最短路径问题，可以依靠A*或者Dijkstra寻路算法进行寻路。
在本发明的进一步实施例中，步骤S1基于地面模型将可行走区域用Delaunay三角剖分算法刨分成均匀的多个三角形包括：
步骤S11：选取地面模型数据中的所有三角面(如图2所示)，并且找出所有三角面的所有边，剔除共用边，剩下轮廓线；
步骤S12：将轮廓线的长度与设定的边长阈值进行比较，对超过所述边长阈值的轮廓线进行切分；
步骤S13：将切分后的所有边进行首尾相连，得到多个表示环形的多边形数组；
步骤S14：区分出外轮廓与孔；
步骤S15：对上述处理完成后的轮廓用Delaunay三角剖分算法(同时考虑多边形的孔)刨分成均匀的多个三角形。
其中，上述步骤S14中，可以简单的根据环形的包围盒(例如AABB)区分出外轮廓与孔，包围盒最大的环形是外轮廓，其它的都是孔。当然，上述步骤S14中，还可以通过顺时针或逆时针来判断多个环形的多边形数组描述的是外轮廓还是孔，从而有效区分出外轮廓与孔，进而通过步骤S15用Delaunay三角剖分算法刨分成均匀的多个三角形。
在本发明的进一步实施例中，步骤S11：选取地面模型数据中的所有三角面，并且找出所有三角面的所有边，剔除共用边，剩下轮廓线包括：
步骤S111：选取地面模型数据；
步骤S112：遍历所述地面模型数据中的所有三角面的边，记录在集合一中，每遍历到一次计数加一，其中，AB边与BA边为同一边；
步骤S113：遍历结束后，选取所有计数为一的三角面的边，记录在集合二中。
在本发明的进一步实施例中，步骤S12：将轮廓线的长度与设定的边长阈值进行比较，对超过所述边长阈值的轮廓线进行切分包括：
步骤S121：遍历集合二中的所有有向边；
步骤S122：设定边长阈值d，将所有有向边的长度L与设定的所述边长阈值d进行比较，如果边长L大于d，则对该有向边进行分割，分割成多个长度小于d的边；
步骤S123：删除被分割的有向边，将新分割的边继续加入集合二中。
优选地，其中，均匀分割的段数ceiling为L/d，并对L/d的值向上取整数。
在本发明的进一步实施例中，步骤S4：采用漏斗算法对寻路结果进行路径平滑处理，生成导航路径包括：
步骤S41：选取路径经过的所有邻接边列表，从起点开始构造到第一条邻接边的漏斗；
步骤S42：将两条漏斗边的终点移动到下一条邻接边，分别判断两条边的角度变化，进而判断拐点位置；其中，
当漏斗口角度变窄或不变化时，判定本次移动有效；
当漏斗口角度变为负数，判断该处出现拐点，此时需要回退操作至上一条邻接边；
步骤S43：设定漏斗口角度阈值，如果漏斗口角度小于所述角度阈值，判断该处也出现拐点；
步骤S44：将拐点设置在对应邻接边的中点，将所述拐点作为当前漏斗起点(如图8所示)；
步骤S45：以所述当前漏斗起点所在三角形的邻接边构造漏斗，重复上述步骤S41至步骤S44；
步骤S46：所述漏斗算法进行至最后一条邻接边，算法结束。
如图8所示中，灰色路径中拐点靠近边缘的为现有技术，图中黑色路径中拐点取邻接边中点，通过选取中点导航路径这样可以保证路径靠近可行走区域中线，从而提高用户体验度。
以上对本发明的一种基于地面模型生成导航路径的方法进行了说明。而且，上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据本发明之目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本发明之目的为准。
Claims (8)
1.一种基于地面模型生成导航路径的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：基于地面模型将可行走区域用Delaunay三角剖分算法刨分成均匀的多个三角形；
步骤S2：选取邻接边的中点，将位于同一三角形内的点连通生成路网；
步骤S3：对所述路网通过Dijkstra最短路径算法进行寻路；
步骤S4：采用漏斗算法对寻路结果进行路径平滑处理，生成导航路径；
其中，所述步骤S4：采用漏斗算法对寻路结果进行路径平滑处理，生成导航路径包括：
步骤S41：选取路径经过的所有邻接边列表，从起点开始构造到第一条邻接边的漏斗；
步骤S42：将两条漏斗边的终点移动到下一条邻接边，分别判断两条边的角度变化，进而判断拐点位置；其中，
当漏斗口角度变窄或不变化时，判定本次移动有效；
当漏斗口角度变为负数，判断该处出现拐点，此时需要回退操作至上一条邻接边；
步骤S43：设定漏斗口角度阈值，如果漏斗口角度小于所述角度阈值，判断该处也出现拐点；
步骤S44：将拐点设置在对应邻接边的中点，将所述拐点作为当前漏斗起点；
步骤S45：以所述当前漏斗起点所在三角形的邻接边构造漏斗，重复上述步骤S41至步骤S44；
步骤S46：所述漏斗算法进行至最后一条邻接边，算法结束。
2.根据权利要求1所述的基于地面模型生成导航路径的方法，其特征在于，所述步骤S1基于地面模型将可行走区域用Delaunay三角剖分算法刨分成均匀的多个三角形包括：
步骤S11：选取地面模型数据中的所有三角面，并且找出所有三角面的所有边，剔除共用边，剩下轮廓线；
步骤S12：将轮廓线的长度与设定的边长阈值进行比较，对超过所述边长阈值的轮廓线进行切分；
步骤S13：将切分后的所有边进行首尾相连，得到多个表示环形的多边形数组；
步骤S14：区分出外轮廓与孔；
步骤S15：对上述处理完成后的轮廓用Delaunay三角剖分算法刨分成均匀的多个三角形。
3.根据权利要求2所述的基于地面模型生成导航路径的方法，其特征在于，所述步骤S11：选取地面模型数据中的所有三角面，并且找出所有三角面的所有边，剔除共用边，剩下轮廓线包括：
步骤S111：选取地面模型数据；
步骤S112：遍历所述地面模型数据中的所有三角面的边，记录在集合一中，每遍历到一次计数加一；
步骤S113：遍历结束后，选取所有计数为一的三角面的边，记录在集合二中。
4.根据权利要求3所述的基于地面模型生成导航路径的方法，其特征在于，所述步骤S112：遍历所述地面模型数据中的所有三角面的边，记录在集合一中，每遍历到一次计数加一；
其中，AB边与BA边为同一边。
5.根据权利要求2所述的基于地面模型生成导航路径的方法，其特征在于，所述步骤S12：将轮廓线的长度与设定的边长阈值进行比较，对超过所述边长阈值的轮廓线进行切分包括：
步骤S121：遍历集合二中的所有有向边；
步骤S122：设定边长阈值d，将所有有向边的长度L与设定的所述边长阈值d进行比较，如果边长L大于d，则对该有向边进行分割，分割成多个长度小于d的边；
步骤S123：删除被分割的有向边，将新分割的边继续加入集合二中。
6.根据权利要求5所述的基于地面模型生成导航路径的方法，其特征在于，其中，均匀分割的段数为L/d，并对L/d的值向上取整数。
7.根据权利要求2所述的基于地面模型生成导航路径的方法，其特征在于，所述步骤S14根据包围盒区分出外轮廓与孔。
8.根据权利要求2所述的基于地面模型生成导航路径的方法，其特征在于，所述步骤S14通过顺时针或逆时针来判断多个环形的多边形数组描述的是外轮廓还是孔。
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