CN112734924B - 一种路基边坡实景三维模型可视化建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种路基边坡实景三维模型可视化建模方法，包括以下步骤：导入带有卫星定位信息的实景照片、实景视频；对齐实景照片；根据对齐的实景照片生成密集点云；根据密集点云生成网格；根据网格生成纹理；导出路基边坡三维模型标准文件；对路基边坡三维模型标准文件进行轻量化加载。对路基边坡实景三维模型进行轻量化加载前，将经度、纬度、海拔高度附加于模型中，将模型重叠至卫星地图上，以飞行姿态到达初始地理位置。本发明可以解决常规三维建模技术对公路边坡建立的三维模型效果很模糊，分辨率无法达到工程要求，建模速度慢、可视化展示速度慢的技术问题。

Description

一种路基边坡实景三维模型可视化建模方法

技术领域

本发明涉及计算机三维建模技术领域，具体涉及一种路基边坡实景三维模型可视化建模方法。

背景技术

我国地形地质条件复杂，频发的地质灾害给公路安全带来巨大威胁，急需探索准确、直观、形象的灾害体可视化表现方式。现有技术的三维可视化模型的构建方法，仍存在很多的不便和缺点。目前专门针对公路边坡这类原生构造的建模手段还很缺乏，常规的三维建模技术一般是针对建筑体、机械结构件之类的物体进行建模，但是对公路边坡建立的三维模型效果很模糊，分辨率无法达到工程要求，也无法为工程监测及养护提供帮助。同时，由于常规的三维建模技术如果用于路基边坡的三维建模，只能依靠从现场采集获取大量的现场数据。现场数据量大，建模时需要参与运算的数据量就大，建模花费的时间会很长，建成后的三维模型数量也会很大；这样在进行可视化展示时对服务器要求会很高，且展示时加载速度慢，不利于快速查阅，用户体验差。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出一种路基边坡实景三维模型可视化建模方法，以解决现有技术中存在的常规三维建模技术对公路边坡建立的三维模型效果很模糊，分辨率无法达到工程要求，建模速度慢、可视化展示速度慢的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

第一方面，提供了一种路基边坡实景三维模型可视化建模方法，包括以下步骤：

导入带有卫星定位信息的实景照片、实景视频；

对齐实景照片；

根据对齐的实景照片生成密集点云；

根据密集点云生成网格；

根据网格生成纹理；

导出路基边坡三维模型标准文件；

对路基边坡三维模型标准文件进行轻量化加载。

在一种可实现方式中，对齐实景照片，具体如下：

根据实景照片的卫星定位坐标、高程，相似度，排列实景照片并进行空三处理，获取实景照片的空中位置和姿态。

在一种可实现方式中，根据密集点云生成网格，具体如下：

将生成的密集点云通过不同大小的三角方式连接成网格面，绘制出路基边坡实景三维模型的表皮；网格面的数量设为30000。

在一种可实现方式中，根据网格生成纹理，具体如下：

对每一个网格面使用实景照片进行贴图；贴图时纹理大小设为4096×1像素。

在一种可实现方式中，路基边坡三维模型标准文件轻量化加载，具体如下：

使用虚实融合技术，进行模型设定和模型工坊对所述标准文件进行轻量化加载。

在一种可实现方式中，虚实融合技术包括绘制标签、绘制光柱、绘制折线、绘制多面体，测量距离、测量面积、测量直角、测量容积，以及在线协同展示。

在一种可实现方式中，模型设定包括添加注释、裁剪、水面，模型工坊包括三维测量、飞行动画、拾取坐标。

上述技术方案的技术效果如下：

可以完成对路基边坡实景三维可视化模型的建模，建成的模型不是传统意义上的虚拟三维模型，而是一个和实际完全相符的实景模型，模型上展示的图像都是实际的照片。这样生成的实景三维模型使用了高分辨率的照片，可以使实景三维模型的分辨率大大提升，满足工程要求的需要，建模速度快、可视化展示速度快。

在一种可实现方式中，对路基边坡实景三维模型进行轻量化加载前，将经度、纬度、海拔高度附加于模型中，将模型重叠至卫星地图上，以飞行姿态到达初始地理位置。技术效果为：可以让使用者避免可视化页面打开之初出现的短暂等待，获得更好的用户体验。

在一种可实现方式中，还包括使用复位功能对路基边坡实景三维模型进行复位，使模型的地理位置恢复到初始地理位置。技术效果为：可以让使用者在找不到模型的使用，使用复位功能将模型恢复到初始地理位置。

第二方面，提供了一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，计算机程序程序被处理器执行时实现第一方面提供的路基边坡实景三维模型可视化建模方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明实施例1的方法流程图；

图2为本发明实施例1的对齐实景照片效果图；

图3为本发明实施例1的生成密集点云效果图；

图4为本发明实施例1的生成网格效果图；

图5为本发明实施例1的生成纹理效果图；

图6为本发明实施例1轻量化加载的效果图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

实施例1

本实施例提供了一种路基边坡实景三维模型可视化建模方法，包括以下步骤：

导入带有卫星定位信息的实景照片、实景视频；

对齐实景照片；

根据对齐的实景照片生成密集点云；

根据密集点云生成网格；

根据网格生成纹理；

导出路基边坡三维模型标准文件；

对路基边坡三维模型标准文件进行轻量化加载。

以下对实施例1工作原理进行详细说明：

进行路基边坡的实景三维模型创建，首先需要获取路基边坡的实景照片，照片的获取方式不作限定，在本实施例中举例说明，可以使用无人机拍摄。

进行路基边坡的实景三维模型创建，选用的三维建模软件不作限定，在本实施例中举例说明，采用了PhotoScan与Altizure相结合的方式。利用PhotoScan建立高精细度的模型文件，再通过Altizure对建立的模型文件进行轻量化处理并在此基础之上按业务需求进行二次开发，从而使模型的建立、展示满足简便、易用、轻量化、扩展性高等特点。

如图1所示，路基边坡的实景三维模型的建模方法具体如下：

1、导入带有卫星定位信息的实景照片、实景视频

在本实施例中，将无人机航拍的实景照片、实景视频导入到三维建模软件中。实景视频也会解析为一帧一帧的实景照片供后续处理使用。实景照片所包含的数据中带有卫星定位信息。卫星定位的方式不作限定，可以是GPS，也可以是北斗，在本实施例中以GPS举例说明。当实景照片带有GPS信息时，可以使建成的三维模型在定位精度方面与实景完全相符，保证建成的三维模型为实景三维模型。如果实景照片未带有GPS信息，则无法确定建成的三维模型是否为实景三维模型。

2、对齐实景照片

根据实景照片的卫星定位坐标、高程，相似度，排列实景照片并进行空三处理，获取实景照片的空中位置和姿态，对齐实景照片。对齐实景照片时需要选择精度，可以根据实际需求选择不同精度，精度高低与软件处理时长成正比。在本实施例中，优选精度为“高”，可获得分辨率能达到工程要求的三维模型。对齐实景照片的效果图如图2所示，图2展示的为路基边坡的部分区域。

3、根据对齐的实景照片生成密集点云

进行自动化点云的密集匹配，获取高密度的模型点云数据。生成密集点云时会要求选择质量，可以根据实际需求选择不同质量，质量高低与软件处理时长成正比。在本实施例中，优选质量为“中”，可获得适宜的处理时长。生成密集点云的效果图如图3所示，图3展示的为路基边坡的部分区域。

4、根据密集点云生成网格

将生成的密集点云通过不同大小的三角方式，将其彼此连接成网格面，绘制出模型的表皮。生成网格时通过设置最终的网格面数，控制资源消耗与计算时长，具体可根据实际需要设定不同的面数。在本实施例中，优选面数为30000，通过矢量化信息的方式生成网格，可以获得更好的模型表面效果。生成网格的效果图如图4所示，在图4中，左边为整体图，右边为左边图中用圆圈出来的局部放大图。图4展示的为路基边坡的部分区域。

5、根据网格生成纹理

上一步骤生成的每个网格就是一小块面，生成纹理就是对这些小小的块面通过实景照片进行贴图，从而使模型不光有轮廓还有逼真的色彩纹理。生成纹理需要配置纹理大小参数，可根据实际需要配置不同的等级。在本实施例中，结合上一步骤设置的面数30000，纹理大小优选为4096×1像素，以获得更细腻的显示效果。生成纹理的效果图如图5所示。图5展示的为路基边坡的部分区域。

6、导出路基边坡三维模型标准文件

将生成了纹理之后的模型通过导出功能，导出标准三维模型格式，得到路基边坡三维模型标准文件。

7、将路基边坡三维模型标准文件进行轻量化加载，完成路基边坡实景三维模型的可视化建模

使用虚实融合技术，通过模型设定和模型工坊对路基边坡三维模型标准文件进行轻量化加载，实现实景三维模型重建，路基边坡实景三维模型的可视化建模。模型设定包括添加注释、裁剪、水面，模型工坊包括三维测量、飞行动画、拾取坐标。虚实融合技术包括绘制标签、绘制光柱、绘制折线、绘制多面体，测量距离、测量面积、测量直角、测量容积，以及在线协同展示。

通过轻量化加载，可以使三维模型的可视化展示速度显著提升，由现有技术的1-2分钟，提升至5秒之内瞬间展示，可以给使用者较好的体验效果。轻量化加载的效果图如图6所示，图6展示的为一段边坡。

通过本实施例中的技术方案，可以完成对路基边坡实景三维可视化模型的建模，建成的模型不是传统意义上的虚拟三维模型，而是一个和实际完全相符的实景模型，模型上展示的图像都是实际的照片。这样生成的实景三维模型使用了高分辨率的照片，可以使实景三维模型的分辨率大大提升，满足工程要求的需要，同时建模速度快、可视化展示速度快。

实施例2

实施例1的技术方案，虽然已实现了模型轻量化加载，能够在很短的时间内加载出路基边坡实景三维模型进行可视化展示，但当使用者打开页面之初还会出现短暂的等待。为解决上述技术问题，让使用者有更好的使用体验，采用以下技术方案：

在路基边坡实景三维模型进行轻量化加载前，将经度、纬度、海拔高度附加于模型中，将路基边坡实景三维模型重叠至卫星地图上，以飞行姿态到达初始地理位置。

上述技术方案的实现原理是：建模过程中使用的实景照片、视频，在数据采集过程中同时也采集了大地经度、纬度及海拔高度。在模型进行轻量化加载、生成之前，将经度、纬度、海拔高度信息输入到三维模型中，可以使模型根据大地经度、纬度及海拔高度直接重叠至卫星地图上。本实施例中，在可视化展示的页面打开之初，将使用者的视角拉伸至海拔高度50万千米，以飞行姿态在轻量化加载完成后(在本实施例中为5秒钟后)到达初始地理位置。初始地理位置为路基边坡实景三维模型实际所在的经度、纬度、海拔高度。

通过本实施例的技术方案，可以让使用者避免可视化页面打开之初出现的短暂等待，获得更好的用户体验。

实施例3

实施例2的技术方案，由于加入了卫星地图层，当使用者在查看、使用可视化模型的过程中，对模型进行放大缩小移位等一系列操作之后，可能会出现找不到模型的情况。为解决上述技术问题，采用以下技术方案：

使用复位功能对路基边坡实景三维模型进行复位，使模型的地理位置恢复到初始地理位置。

上述技术方案的实现原理是：将初始地理位置的经度、纬度及海拔高度存储在数据库中。当使用者点击复位按键，使用复位功能时，路基边坡实景三维模型重新读取初始地理位置，并进行轻量化加载，将模型恢复到初始地理位置。

通过本实施例的技术方案，可以让使用者在找不到模型的使用，使用复位功能将模型恢复到初始地理位置。

实施例4

提供了一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，计算机程序程序被处理器执行时实现实施例1、或实施例2、或实施例3提供的路基边坡实景三维模型可视化建模方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (6)

1.一种路基边坡实景三维模型可视化建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

导入带有卫星定位信息的实景照片、实景视频；

对齐实景照片；

根据对齐的实景照片生成密集点云；

根据密集点云生成网格；

根据网格生成纹理；

导出路基边坡三维模型标准文件；

将经度、纬度、海拔高度附加于所述模型中，将所述模型重叠至卫星地图上；在可视化展示的页面打开之初，将使用者的视角拉伸至预设的海拔高度，以飞行姿态在轻量化加载完成后到达初始地理位置；

对路基边坡三维模型标准文件进行轻量化加载，所述轻量化加载包括：使用虚实融合技术，进行模型设定和模型工坊对所述标准文件进行轻量化加载；所述虚实融合技术包括绘制标签、绘制光柱、绘制折线、绘制多面体，测量距离、测量面积、测量直角、测量容积，以及在线协同展示；所述模型设定包括添加注释、裁剪、水面，所述模型工坊包括三维测量、飞行动画、拾取坐标。

2.根据权利要求1所述的一种路基边坡实景三维模型可视化建模方法，其特征在于：所述对齐实景照片，具体如下：

根据实景照片的卫星定位坐标、高程，相似度，排列实景照片并进行空三处理，获取实景照片的空中位置和姿态。

3.根据权利要求1所述的一种路基边坡实景三维模型可视化建模方法，其特征在于：所述根据密集点云生成网格，具体如下：

将生成的密集点云通过不同大小的三角方式连接成网格面，绘制出路基边坡实景三维模型的表皮；所述网格面的数量设为30000。

4.根据权利要求3所述的一种路基边坡实景三维模型可视化建模方法，其特征在于：所述根据网格生成纹理，具体如下：

对每一个网格面使用实景照片进行贴图；贴图时纹理大小设为4096×1像素。

5.根据权利要求1所述的一种路基边坡实景三维模型可视化建模方法，其特征在于：还包括使用复位功能对路基边坡实景三维模型进行复位，使所述模型的地理位置恢复到初始地理位置。

6.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-5中任一所述的路基边坡实景三维模型可视化建模方法。

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