CN113239442A

CN113239442A - 一种三维模型构建方法、装置、设备和计算机可读存储介质

Info

Publication number: CN113239442A
Application number: CN202110618532.1A
Authority: CN
Inventors: 李秀知; 汪媛媛
Original assignee: China Mobile Communications Group Co Ltd; China Mobile Shanghai ICT Co Ltd; CM Intelligent Mobility Network Co Ltd
Current assignee: China Mobile Communications Group Co Ltd; China Mobile Shanghai ICT Co Ltd; CM Intelligent Mobility Network Co Ltd
Priority date: 2021-06-03
Filing date: 2021-06-03
Publication date: 2021-08-10
Anticipated expiration: 2041-06-03
Also published as: CN113239442B

Abstract

本发明提供一种三维模型构建方法、装置、设备和计算机可读存储介质，属于三维建模技术领域。方法包括：获取待建模区域中每个对象的矢量数据，其中，所述矢量数据包括属性信息和空间信息；基于所述待建模区域中每个对象的空间信息，分别生成几何结构体子模型，其中，一个对象对应一个几何结构体子模型；采用与目标对象的属性信息关联的贴图纹理，对所述目标对象的几何结构体子模型进行纹理贴图处理，以得到三维模型，其中，所述待建模区域中包括所述目标对象；输出所述三维模型。本发明能够提升三维建模的建模效率。

Description

一种三维模型构建方法、装置、设备和计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及三维建模技术领域，尤其涉及一种三维模型构建方法、装置、设备和计算机可读存储介质。

背景技术

在现有技术中涉及三维建模的方法有很多，具有代表性的方法包括：利用倾斜摄影测量技术生成实景三维模型和利用三维建模软件人工进行建模。

其中，通过倾斜摄影测量技术，需要预先采用航飞拍摄装置对建筑物等进行多角度的倾斜摄影，以根据倾斜摄影得到的图像构建由连续的三角网构成的表面模型，其模型精细化不足，且受限于拍摄角度、建筑物的密集程度以及自动建模技术等，会存在获取信息不全的问题。而通过三维建模软件人工建模则存在建模周期长、效率低、劳动强度大、制作成本高，对人员技术要求较高。

由上可知，现有的三维建模的方法存在所构建的三维模型精度较低或者三维建模效率低的缺陷。

发明内容

本发明提供一种三维模型构建方法、装置、设备和计算机可读存储介质，能够解决相关技术中的三维建模的方法在确保三维模型精度的基础上存在的三维建模效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

第一方面，本发明提供了一种三维模型构建方法，包括：

获取待建模区域中每个对象的矢量数据，其中，所述矢量数据包括属性信息和空间信息；

基于所述待建模区域中每个对象的空间信息，分别生成几何结构体子模型，其中，一个对象对应一个几何结构体子模型；

采用与目标对象的属性信息关联的贴图纹理，对所述目标对象的几何结构体子模型进行纹理贴图处理，以得到三维模型，其中，所述待建模区域中包括所述目标对象；

输出所述三维模型。

第二方面，本发明提供了一种三维模型构建装置，包括：

第一获取模块，用于获取待建模区域中每个对象的矢量数据，其中，所述矢量数据包括属性信息和空间信息；

生成模块，用于基于所述待建模区域中每个对象的空间信息，分别生成几何结构体子模型，其中，一个对象对应一个几何结构体子模型；

贴图模块，用于采用与目标对象的属性信息关联的贴图纹理，对所述目标对象的几何结构体子模型进行纹理贴图处理，以得到三维模型，其中，所述待建模区域中包括所述目标对象；

输出模块，用于输出所述三维模型。

第三方面，本发明提供了一种电子设备，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如第一方面所述的三维模型构建方法中的步骤。

第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的三维模型构建方法中的步骤。

本发明实施例中，仅需要根据待建模区域中每个对象的矢量数据，例如：建筑物的形状、尺寸、类型，以及道路的类型、等级、路宽、路侧设施等，生成每一个对象的几何结构体子模型，然后根据对象的属性信息对该对象的几何结构体子模型进行纹理贴图处理，便可以快速的得到待建模区域的三维模型，且该三维模型中每一个对象的模型结构与其矢量数据匹配，从而能够提升三维模型的建模效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种三维模型构建方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的另一种三维模型构建方法的流程示意图；

图3是本发明实施例提供的一种三维模型构建装置的结构图；

图4是本发明实施例提供的一种电子设备的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，是本发明实施例提供的一种三维模型构建方法的流程图，如图1所示，该三维模型构建方法可以包括以下步骤：

步骤101、获取待建模区域中每个对象的矢量数据，其中，所述矢量数据包括属性信息和空间信息。

在实施中，上述待建模区域可以是一个园区、一个城市或者一个工厂等，该待建模区域中包括多种对象，例如：待建模区域中的对象种类可以包括：背景、道路、建筑物等。且背景对象具体可以包括现实场景中的：地面、绿化、水系、停车场、运动场等；道路对象具体可以包括现实场景中的：道路面、隔离带、车道线、地面标线、导流带、隧道、下沉墙体、桥梁等；建筑物对象具体可以包括现实场景中的：简易建筑图层、精细建筑(即重要标志性建筑或者需要人工构建和维护的模型，例如：地标性建筑、名胜古迹等)。

换而言之，上述对象可以包括：点、线、面等多种空间数据类型，其涵盖建筑、道路、水系、绿化、兴趣点(Point of Interest，POI)等地物信息，该对象的要素多样丰富，基本涵盖现实世界场景内的全要素。

基于此，上述每一个对象都分别具有各自的种类、名称、编号、外形、等级、用途等，则上述矢量数据可以理解为：每一个对象对应一条矢量数据，且一条矢量数据中包括多个属性字段(如：种类、名称、规格、面积、高度、是否为地标性建筑物或名胜古迹等等，在此并不穷举)。

在实施中，可以对待建模区域内的每一个对象的空间信息和属性信息等分别进行统一的数据处理，以形成标准化，格式统一，且时空基准统一的矢量数据。

另外，上述空间信息，可以理解为：位置、尺寸、高度、外形等可视化的信息，而上述属性信息，可以理解为：种类、规格、名称、用途等信息。例如：对于某一建筑物而言，其空间信息可以包括：建筑物所在的位置、建筑物的底面积、建筑物的高度、建筑物的外形等表现特征；而其属性信息可以包括：该建筑物的用途、名称、是否为地标性建筑物或名胜古迹等。

步骤102、基于所述待建模区域中每个对象的空间信息，分别生成几何结构体子模型，其中，一个对象对应一个几何结构体子模型。

在实施中，上述基于对象的空间信息生成几何结构体子模型可理解为：建立与对象的表现特征相匹配的几何结构体子模型，且将该几何结构体子模型设置于与该对象的空间位置匹配的模型位置处，以使几何结构体子模型的外形和位置都与对象的实际外形和实际空间位置匹配。

在实际应用中，对于相似的对象，可以采用同一规则或建模算法程序生成几何结构体子模型，另外，相关对象的几何结构体子模型的自动化生成规则可以包括：背景模型规则、道路模型规则、建筑模型规则、复用模型调用规则等，在实施中，可以采用背景模型规则对水系、绿化等背景图层要素建立对应的几何结构体子模型；采用道路模型规则对道路、桥梁等道路图层要素建立对应的几何结构体子模型；采用建筑模型规则对居民楼、写字楼等建筑图层要素建立对应的几何结构体子模型；并采用复用模型调用规则调用模型库中预先存储的目标子模型，以对：加油站、收费站、公共汽车站、路灯、树木等可复用图层要素插入对应的目标子模型。

另外，上述自动化生成规则可以通过用户自定义的方式预先生成。

也就是说，对于不同种类的对象，可以关联不同的自动化生成规则，以在构建某一对象的几何结构体子模型的过程中，可以采用该对象所属的对象种类对应的自动化生成规则生成该对象的几何结构体子模型。

步骤103、采用与目标对象的属性信息关联的贴图纹理，对所述目标对象的几何结构体子模型进行纹理贴图处理，以得到三维模型，其中，所述待建模区域中包括所述目标对象。

在具体实施中，可以预先存储多种贴图纹理，以及存储每一种属性信息与对应的贴图纹理之间的关联关系，从而在构建几何结构体子模型之后，可以基于该关联关系对每一个对象的几何结构体子模型按照该对象的属性信息所关联的贴图纹理进行纹理贴图处理，例如：将道路上的车道线、导流线、斑马线等，分别关联对应的标示线贴图纹理，这样，在构建道路的几何结构体子模型之后，可以采用纹理贴图的方式生成该道路上的车道线、导流线、斑马线等图层，从而提升道路三维模型的显示效果。

需要说明的是，在实际应用中，对于不同种类的对象，可以采用不同的纹理贴图处理规则，例如：对于道路标线等要素，可以根据其线状或者面状形状直接铺设导流线、斑马线、车道线等纹理图层；对于建筑物则可以对其各个侧面和顶面分别贴设不同的纹理图层。

步骤104、输出所述三维模型。

上述输出所述三维模型可以是通过直接显示、数据传输、通过第三方软件进行加载和渲染处理等任一方式输出所述三维模型，在此不作具体限定。

作为一种可选的实施方式，在所述基于所述待建模区域中每个对象的空间信息，分别生成几何结构体子模型的步骤之前，所述方法还包括：

获取模型库中预先存储的目标子模型，并在所述待建模区域中的第一对象的属性信息与所述目标子模型关联的情况下，将所述目标子模型插入所述待建模区域对应的三维模型中与所述第一对象匹配的目标位置；

所述基于所述待建模区域中每个对象的空间信息，分别生成几何结构体子模型的步骤包括：

对所述待建模区域中除了所述第一对象以外的其他对象，分别生成几何结构体子模型。

在具体实施中，上述目标子模块可以是通过人工构建或维护的方式预先生成并存储在模型库中的对象模型。

当然，上述目标子模块也可以是基于某一对象的矢量数据独立生成的三维子模型，该三维子模型的生成过程与上述三维模型的生成过程相同，在此不再赘述。

另外，上述在所述待建模区域中的第一对象的属性信息与所述目标子模型关联的情况下，将所述目标子模型插入所述待建模区域对应的三维模型中与所述第一对象匹配的目标位置，可以理解为：分别获取待建模区域中每一个对象的属性信息，并检索每一个对象的属性信息是否具有关联的目标子模型；如果有，则仅对除了上述第一对象之外的其他对象生成各自的几何结构体子模型，对于上述第一对象，则直接从模型库中获取对应的目标子模型，以插入至三维模型中的对应位置，这样，可以省去对第一对象构建几何结构体子模型的过程，以减少构建三维模型过程中的计算量。

进一步地，所述目标子模型包括：可复用模型和人工维护模型中的至少一项；

所述可复用模型用于与同一类型的对象的属性信息关联，所述人工维护模型用于与指定对象的属性信息关联。

例如：对于加油站、收费站等可复用的模型，可以通过人工建模的方式，预先构建其三维子模型。然后，在构建待建模区域的三维模型的过程中，鉴于该可复用模型与同一类型的对象的属性信息关联，此时，可以相同或者相似的可复用模型直接引入三维模型中，以作为与该可复用模型关联的同一类型的对象的三维子模型，从而可以使三维模型中同一类型的对象的外观相似或者相同，以使构建出的三维模型更加规则和整齐，且避免了对于同一类型的多个对象分别进行三维建模。

在具体实施中，上述指定对象可以是待建模区域中的任一对象，例如：地标性建筑、名胜古迹等建筑物或者其他处于精细度、个性化或规整度的需求而需要进行独立建模的对象。

例如：对于地标性建筑或者名胜古迹等建筑物，可以通过人工建模的方式，预先构建精细化的三维子模型。然后，在构建待建模区域的三维模型的过程中，可以直接插入精细度更高，且外观更加多样化的目标子模型，以提升第一对象的精细度，从而提升三维模型中指定对象的表现效果。

作为一种可选的实施方式，所述基于所述待建模区域中每个对象的空间信息，分别生成几何结构体子模型的步骤，包括：

基于第二对象的空间信息，确定所述第二对象的外形特征，其中，所述第二对象为所述待建模区域中的任一个对象；

基于所述第二对象的外形特征，将所述第二对象的平面几何形状向第三维方向做投射图形处理或者拉伸图形处理，生成所述第二对象的三角面网络，以构成所述第二对象的几何结构体子模型。

在具体实施中，上述第二对象可以是待建模区域中除了所述第一对象以外的其他对象，也就是说，模型库中没有预先存储于第二对象的属性信息关联的目标子模型，且上述第二对象的外形特征可以理解为：在三维建模过程中，用于描述第二对象的外形的数据，例如：第二对象的每一个面的形状、尺寸、第二对象所在的位置等数据。

另外，上述平面几何形状可以是沿水平方向上的几何形状，且第三维方向可以是垂直方向；或者，在上述第二对象包括隐藏在墙体内或者地下的建筑物的情况下，上述平面几何形状可以是外露面的几何形状，则上述第三位方向可以是由外露面向隐藏面的方向。

上述将所述第二对象的平面几何形状向第三维方向做投射图形处理或者拉伸图形处理，生成所述第二对象的三角面网络的过程，可以理解为：获取第二对象的一个面的几何形状，并将该几何形状放入三维模型空间中的对应位置，然后，通过投射图形处理或者拉伸图形处理，以基于该几何形状以及第二对象的其他面的外形生成第二对象的其他面的三角面网络，以基于第二对象的全部面的三角面网络，共同构成第二对象的几何结构体子模型。这样，可以有效减少第二对象的几何结构体子模型上的节点数量。例如：假设某一第二对象呈立方体结构，则仅需要绘制8个节点，以及对应节点之间的连线，便可以生成该立方体的几何结构体子模型。

本实施方式中，采用对平面几何形状进行投射图形处理或者拉伸图形处理，以生成三角面网络，从而构建几何结构体子模型的方式，具备轻量化特点，相较于数据体量较大的人工三维模型和倾斜实景三维模型，具有加载速率更快，且渲染帧率更高的优势。

当然，在具体实施中，还可以采用其他方式基于对象的空间信息，生成该对象的几何结构体子模型，例如：基于对象的长、宽、高等空间信息，构建与该对象的外形一致且进行比例缩小后的几何结构体子模型，在此对构建几何结构体子模型的具体方式不作具体限定。

作为一种可选的实施方式，所述采用与目标对象的属性信息关联的贴图纹理，对所述目标对象的几何结构体子模型进行纹理贴图处理，以得到三维模型的步骤，包括：

对所述第二对象的几何结构体子模型的每一个面进行拆分处理，并分别获取拆分后的每一个面所对应的贴图纹理；

基于所述每一个面所对应的贴图纹理对与所述贴图纹理对应的面进行纹理贴图处理，以得到三维模型。

上述对所述第二对象的几何结构体子模型的每一个面进行拆分处理，可以理解为：对构成第二对象的几何结构体子模型的三角面网络进行拆分处理，以拆分出几何结构体子模型的每一个面。在实施中，几何结构体子模型的每一个面可以包括1个三角面、2个三角面或者2个以上三角面，例如：对与呈三角形结构的面，其包括1个三角面；对于呈矩形结构的面，其包括2个三角面，在此不作具体阐述。

在具体实施中，可以在纹理库中预先存储各种贴图纹理，并存储每一种贴图纹理与对应的对象的各个面之间的关联关系，例如：建筑物的顶面与纹理库中的第一贴图纹理对应，建筑物的正面与纹理库中的第二贴图纹理对应，建筑物的左侧面与纹理库中的第三贴图纹理对应，建筑物的右侧面与纹理库中的第四贴图纹理对应等等。

在实施中，同一几何结构体子模型的不同面可以与不同的贴图纹理关联，这样，在纹理贴图处理过程中，可以分别采用各个面所关联的贴图纹理对该面进行贴图，从而得到显示效果更好的三维模型。

作为一种可选的实施方式，所述输出所述三维模型的步骤，包括：

将所述三维模型输入至地理信息系统(Geographic Information System或Geo－Information system，GIS)软件中，以通过所述GIS软件对所述三维模型进行编译处理，并发布为瓦片数据；

采用多细节层次(Levels of Detail，LOD)渲染规则对所述瓦片数据进行加载渲染处理，并输出渲染后的所述三维模型。

本实施方式中，借助现有的GIS软件，将得出的三维模型数据编译为瓦片数据，然后配合LOD渲染规则和客户端缓存等机制实现快速的数据读取和加载渲染，能够提供非常流畅的漫游效果和可视化体验。

作为一种可选的实施方式，在步骤102之前，还可以包括以下过程：

将地面图层作为全域的地面铺衬，并将该地面图层与绿化、水系、停车场、运动场等其他背景图层进行冲突检查，以使地面图层与其他背景图层之间无重叠。

然后依次对背景、道路、建筑物进行三维建模：

第一方面，对于背景的三维建模过程如下：

将冲突处理后的全部背景图层生成各自对应的几何结构体子模型，并对该几何结构体子模型进行与各自属性信息相关联的纹理贴图(采用与现实接近的纹理样式进行贴图处理)处理，以得到背景图层的三维模型。

第二方面，对于道路的三维建模过程如下：

1)将道路面主体图层根据道路宽度以及空间立交压盖关系、主辅路平行压盖关系等生成具有平面关系和上、下层级立交关系的道路面几何结构体子模型，并依据道路的不同等级根据映射关系确定对应的贴图样式；

2)根据道路边缘线、车道线、停止线、人行横道线、导流线、路口白色实线、路基线等矢量数据依据各自的属性信息与贴图样式之间的关联关系，确定道路边缘线、车道线、停止线、人行横道线、导流线、路口白色实线、路基线分别对应的贴图样式，并在高程上飘高于道路面几何结构体子模型一定距离(例如：0.1cm或0.2cm等)后，按照各自对应的贴图样式对道路面上的各种标线进行贴图处理，其中，标线在高程上飘高于道路面几何结构体子模型一定距离，能够有效避免三维模型对象之间的闪面问题；

3)对于绿化隔离带、非绿化隔离带、高架绿地等隔离带，进行具有一定高度或宽度的几何结构体子模型的构建(例如：绿化隔离带的宽度可以设置为1.5m，且高度可以设置为0.5m；隔离栅栏的高度可以设置为1.2m；隔离墩的高度可以设置为0.7m，顶宽可以设置为0.3m，底宽可以设置为0.5m等)，并按照各自的属性信息所关联的贴图样式进行相应贴图处理，且上述面状隔离带的贴图同样可以在高程上飘高于道路面几何结构体子模型一定距离；

4)构建下沉墙体、隧道或地下通道等道路附属要素的三维模型，具体过程包括：将下沉墙体的顶部轮廓线向下做垂直投影至下方道路面，按照下沉墙体的属性信息所关联的贴图样式进行相应贴图处理，以生成下沉墙体的三维模型效果；将隧道或地下通道两侧轮廓线向上做垂直投影至上层道路面后形成带有两侧倒角的梯形结构或者拱形结构，按照隧道或地下通道的属性信息所关联的贴图样式进行相应贴图处理，以生成隧道或者地下通道的三维模型效果。

5)对于其他道路附属设施等，也可以依据相应现实世界的部件构造对应的几何结构体子模型，并依据该其他道路附属设施各自的属性信息与对应贴图样式之间的关联关系，调用纹理素材库中相应的纹理贴图样式进行纹理贴图处理，以生成相应的三维模型效果。

第三方面，对于建筑物的三维建模过程如下：

1)基于各个建筑物的属性信息，获取待建模区域中的全部简易建筑物(即除了第一对象之外的建筑物)，然后根据各简易建筑物的楼高属性或者楼层属性等，按照该简易建筑的楼层和楼高生成对应的几何结构体子模型，其中，如果某一简易建筑物有楼高属性但是没有楼层属性，则可以按照楼高÷层高(该层高可以设置为3.3m或者3.5m等)，并取整数的方式得到该易建筑物的楼层数；某一简易建筑物没有楼高属性但是有楼层属性，则可以按照楼层×层高的方式得到该简易建筑物的楼高；当然，如果简易建筑物即有楼高属性又有楼层属性，此时可以直接基于该楼高和楼层属性生成该建筑物的几何结构体子模型，也就是说该建筑物的几何结构体子模型的高度和楼层数分别与楼高属性和楼层属性一致；

2)对于精细模型，则可以预先采用人工构建和维护的方式对重要的地标性建筑、名胜古迹等进行三维建模，以得到该地标性建筑、名胜古迹的目标子模型，并存储在模型库中，在对待建模区域进行三维建模的过程中，则可以按照精细模型与对象的属性信息之间的对应关系，调用预先建好的精细化模型成果，并根据该精细模型对应的第一对象的位置，将该精细模型插入至三维模型中即可，这样，可以提升地标性建筑、名胜古迹的展示效果；

3)对于可复用模型，根据可复用模型与待建模区域中的对象的属性信息之间的关联关系，可以自动调用预先建立好的树木、路灯等以及加油站、服务区等可复用模型。然后，根据上述对象的属性信息中携带的类型、种类等信息调用模型库中相应大小、相应种类的可复用模型，并在该对象所处的位置处插入对应的可复用模型，以自动生成该对象的模型。

例如：对于树木或路灯等：其可以以线状条带或者面状区域散点分布，此时可以以一定的间隔作为点位坐标，并根据该树木或路灯等的属性信息，以及该属性信息与可复用模型之间的关联关系，自动调用相应大小和种类的可复用模型作为该树木或路灯等在三维模型中的子模型；

再例如：对于加油站或服务区等面状要素，可以取该加油站或服务区的底面多边形的中心点作为该加油站或服务区的子模型的中心坐标，然后根据加油站、服务区的面积，确定该加油站或服务区所对应的子模型的大小，最后，根据该加油站或服务区的属性信息，以及该属性信息与可复用模型之间的关联关系，自动调用相应大小和种类的可复用模型作为该加油站或服务区在三维模型中的子模型。

需要说明的是，本申请实施例提供的三维模型构建方法中，可以无需借助3DMAX、MAYA、SketchUp等三维建模软件进行三维模型的构建，而是基于自研参数化、规则化程序进行三维模型自动化构建，因此，该自研参数化、规则化程序具有更高的可扩展性和更加广泛的应用范围，且本发明所涉及的方法为数字孪生技术的核心能力，可服务于各场景下的上层应用，因此，本发明所提供的三维模型构建方法具有较高的商业前景。

另外，本发明提供的三维模型构建方法的有益效果包括：可以快速、高效地构建三维高精度地图应用场景，数据类型丰富、数据体量小、建模效率高、成本低，精细化程度较高，可真实还原现实世界的建筑、道路、水系、绿化以及树木、路灯、桥梁等地物信息。为上层应用如自动驾驶、车路协同、智能网联、智慧港口、智慧场站等交通业务场景实现增效赋能的效果及目标。

为了便于说明，以如图2所示另一种三维模型构建方法的流程示意图为例，对本发明实施例提供的三维模型构建方法中的数据流向以及工作原理进行举例说明。

如图2所示，本发明提供的三维模型构建方法，大致可以划分为以下三大步骤：

步骤201、矢量数据集成管理。

本步骤中，首先获取待建模区域中全部对象的空间信息和属性信息，上述待建模区域中的全部对象可以包括待建模区域内的全部对象种类，例如：背景(例如：地面、绿地、水系等)、道路(例如：路面、路面上的标线、隔离带等)、建筑物(例如：简易建筑、重要地标性建筑)和复用模型(例如：树木、路灯、加油站等)。

具体的，上述背景对象的属性信息可以包括：编码、类型、名称、面积等；上述道路对象的属性信息可以包括：编码、宽度、类型、等级、方向、长度等；建筑对象的属性信息可以包括：编码、楼层、楼高、类型、特殊标识等；对于复用模型，其属性信息可以包括：编码、类型、种类、长度、面积等，则复用模型对象与目标子模型之间的关联关系可以根据对象的编号与目标子模型的编码之间的对应关系等进行确认。

另外，在获取到上述对象的空间信息和属性信息之后，还对上述全部对象的信息数据进行标准化数据处理，以得到统一格式，且时空基准统一的矢量数据集，该矢量数据集中的矢量数据与待建模区域内的对象一一对应。

步骤202、三维模型自动化生成。

本步骤中，首先，对步骤201中得到的矢量数据集进行分类，并根据矢量数据的空间信息和属性信息定义映射关系和参数化设计，并利用自研建模规则程序实现三维模型的自动构建。

其中，上述映射关系和参数化设计可以理解为：矢量数据与纹理库中存储的纹理贴图之间的映射关系，或者，矢量数据与三维建模规则库中某一建模规则的映射关系。这样，对不同类型的地物，可以执行不同的建模规则，以构建几何结构体子模型，并生成几何结构体子模型的底面、顶面、正面、侧面及背面等各个面，从而构成几何结构体子模型，且该几何结构体子模型与对应对象的属性信息关联。

另外，本步骤中，还可以根据积累、收集或制作的素材构建纹理库和模型库，并定义不同图层要素的几何结构体子模型的各个面与对应贴图纹理之间的关联关系，以及定义目标子模型与对象的属性信息之间的关联关系，以便算法程序根据对象的属性信息与纹理贴图之间的关联关系，调用纹理库中与该属性信息关联的贴图纹理，或者根据对象的属性信息与目标子模型之间的关联关系，调用模型库中与该属性信息关联的目标子模型，这样，可以提高自动化批量构建的三维模型的美观度和精细化。

然后，基于上述各个对象的空间信息和属性信息构建各个对象的三角面网络，以使同一对象的三角面网络共同构成该对象的几何结构体子模型；再利用几何结构体变换、拆分函数等，对几何体的各个面进行拆分。并采用贴图函数，对各个对象的不同面进行不同的纹理贴图处理，即采用对象各个面所关联的贴图纹理，对该面进行贴图。

最后，采用合并函数，将模型库中预先存储的目标子模型(可以是精细模型或者可复用的模型)插入至三维模型中与该目标子模型所关联的对象的相应位置，并将插入的目标子模型合并到自动化生成的模型群体(即三维模型包括：与第一对象一一对应的目标子模型和与第二对象一一对应的子模型)中，以得到包括待建模区域中所有对象的三维模型。

步骤203、三维模型可视化发布。

本步骤中，可以采用对应的数据缓存机制和LOD建立机制，以对步骤202中构建的三维模型进行数据存储和转换，并对转换后的数据进行LOD渲染，以实现三维模型可视化的输出。

由上可知，本发明实施例提供的三维模型构建方法具有以下有益效果：

一、可以快速、高效地构建三维高精度地图应用场景，建模效率高、成本低，精细化程度相对较高，可真实还原现实世界的建筑、道路、水系、绿化以及树木、路灯、桥梁等地物信息；

二、数据类型丰富：本发明支持的矢量数据包括点、线、面等数据类型，不仅仅局限于建筑物面状数据这一种数据类型，还涉及道路、水系、绿化、POI等点状、线状、面状等地物信息，从空间数据的几何形态和地物类型上支持的种类更多；

三、数据体量小：本发明采用参数化规则建模，构建的三维模型结构紧凑、整齐，不会出现破面、重面等现象，无冗余节点，贴图数量做到最少，且重复纹理使用同一张贴图，这样的处理相较于人工建模或者实景三维模型数据量会小很多；

四、采集成本低：本发明涉及的软硬件成本相对于倾斜摄影测量技术更低，倾斜摄影测量技术自动构建的模型虽然精度较高但精细化不足，且外业采集设备和内业处理软件成本很高；

五、建模效率高：利用自研工具自动建立三维模型几何结构体并调用模型库、纹理库予以可视化处理，复用率高、处理效率高，批量构建出三维场景中的各类要素；

六、精细化程度高：自动建模模型规则整齐，实现自动纹理贴图，同时，对于重点地物，可以调用模型库中的精细模型，以优化重点地物的模型精度，可真实还原地物特征。

请参阅图3，本发明实施例还提供一种三维模型构建装置，如图3所示，该三维模型构建装置300，包括：

第一获取模块301，用于获取待建模区域中每个对象的矢量数据，其中，所述矢量数据包括属性信息和空间信息；

生成模块302，用于基于所述待建模区域中每个对象的空间信息，分别生成几何结构体子模型，其中，一个对象对应一个几何结构体子模型；

贴图模块303，用于采用与目标对象的属性信息关联的贴图纹理，对所述目标对象的几何结构体子模型进行纹理贴图处理，以得到三维模型，其中，所述待建模区域中包括所述目标对象；

输出模块304，用于输出所述三维模型。

本发明实施例提供的三维模型构建装置300，能够根据待建模区域中每个对象的矢量数据，生成每一个对象的几何结构体子模型，然后根据对象的属性信息对该对象的几何结构体子模型进行纹理贴图处理，便可以快速的得到待建模区域的三维模型，其建模过程简单，且建模效率高。

可选的，三维模型构建装置300还包括：

调用模块，用于获取模型库中预先存储的目标子模型，并在所述待建模区域中的第一对象的属性信息与所述目标子模型关联的情况下，将所述目标子模型插入所述待建模区域对应的三维模型中与所述第一对象匹配的目标位置；

生成模块302，具体用于：

可选的，所述目标子模型包括：可复用模型和人工维护模型中的至少一项；

可选的，所述生成模块302，包括：

确定单元，用于基于第二对象的空间信息，确定所述第二对象的外形特征，其中，所述第二对象为所述待建模区域中的任一个对象；

第一生成单元，用于基于所述第二对象的外形特征，将所述第二对象的平面几何形状向第三维方向做投射图形处理或者拉伸图形处理，生成所述第二对象的三角面网络，以构成所述第二对象的几何结构体子模型。

可选的，所述贴图模块303，包括：

拆分单元，用于对所述第二对象的几何结构体子模型的每一个面进行拆分处理，并分别获取拆分后的每一个面所对应的贴图纹理；

贴图单元，用于基于所述每一个面所对应的贴图纹理对与所述贴图纹理对应的面进行纹理贴图处理，以得到三维模型。

可选的，所述输出模块304，包括：

编译单元，用于将所述三维模型输入至地理信息系统GIS软件中，以通过所述GIS软件对所述三维模型进行编译处理，并发布为瓦片数据；

渲染单元，用于采用多细节层次LOD渲染规则对所述瓦片数据进行加载渲染处理，并输出渲染后的所述三维模型。

本发明实施例提供的三维模型构建装置300能够执行如图1和图2所示方法实施例中任一种三维模型构建方法的各个步骤，且能够取得相同的有益效果，为避免重复，在此不再赘述。

请参阅图4，本发明实施例还提供一种电子设备，该电子设备400包括处理器401，存储器402，存储在存储器402上并可在处理器401上运行的程序或指令，该程序或指令被处理器401执行时实现如图1和图2所示方法实施例中任一种三维模型构建方法的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述图1和图2所示方法实施例中任一种三维模型构建方法的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

其中，所述的计算机可读存储介质，如ROM、RAM、磁碟或者光盘等。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是计算机，服务器等)执行本发明各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

Claims

1.一种三维模型构建方法，其特征在于，包括：

输出所述三维模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述基于所述待建模区域中每个对象的空间信息，分别生成几何结构体子模型的步骤之前，所述方法还包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述目标子模型包括：可复用模型和人工维护模型中的至少一项；

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述待建模区域中每个对象的空间信息，分别生成几何结构体子模型的步骤，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述采用与目标对象的属性信息关联的贴图纹理，对所述目标对象的几何结构体子模型进行纹理贴图处理，以得到三维模型的步骤，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输出所述三维模型的步骤，包括：

将所述三维模型输入至地理信息系统GIS软件中，以通过所述GIS软件对所述三维模型进行编译处理，并发布为瓦片数据；

采用多细节层次LOD渲染规则对所述瓦片数据进行加载渲染处理，并输出渲染后的所述三维模型。

7.一种三维模型构建装置，其特征在于，包括：

输出模块，用于输出所述三维模型。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：

所述生成模块，具体用于：

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的三维模型构建方法中的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的三维模型构建方法中的步骤。