CN113538686B

CN113538686B - 区域建筑物3d建模方法、装置、设备及存储介质

Info

Publication number: CN113538686B
Application number: CN202111081938.7A
Authority: CN
Inventors: 汤红; 杨密
Original assignee: Shenzhen Huafu Information Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Huafu Technology Co ltd
Priority date: 2021-09-15
Filing date: 2021-09-15
Publication date: 2021-12-17
Anticipated expiration: 2041-09-15
Also published as: CN113538686A

Abstract

本发明涉及3D建模技术领域，公开了一种区域建筑物3D建模方法、装置、设备及存储介质。区域建筑物3D建模方法包括：以预置区域规划图为建模背景进行3D渲染，得到3D区域场景；绘制与各建筑物轮廓相同形状的多边形；基于轮廓多边形分别生成各建筑物对应的网格模型添加至3D区域场景中。本发明降低了3D模型建模门槛，便于非专业人员建立建筑物3D模型，同时也提升了3D模型建模效率。

Description

区域建筑物3D建模方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及3D建模技术领域，尤其涉及一种区域建筑物3D建模方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

在现有的技术中，3D建模是通过三维制作软件在虚拟三维空间构建出具有三维数据的模型，三维模型对比二维模型能更直观，清晰地反应物体的外观、结构等特征。在生产安全领域，为保证生产设备及人员的安全，需要对园区内各建筑物进行在线监控，通过采用3D建模方式，建立各建筑物的3D模型，以更加直观的方式实现园区内各建筑物的在线监控。

目前，现有3D建模技术需要专业的人员进行建模，耗费大量人力物力，建模方法门槛高，生产效率较低，不便于快速应用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种区域建筑物3D建模方法、装置、设备及存储介质，旨在解决建模操作难度大而导致建模效率低的技术问题。

本发明第一方面提供了一种区域建筑物3D建模方法，包括：

以预置区域规划图为建模背景进行3D渲染，得到3D区域场景；

基于所述区域规划图中各建筑物轮廓，分别绘制与各建筑物轮廓相同形状的多边形；

基于各所述多边形，分别生成各建筑物对应的网格模型；

将所述网格模型添加至所述3D区域场景中。

可选的，在本发明第一方面的第一种实现方式中，所述将所述网格模型添加至所述3D区域场景中包括：

根据所述区域规划图中各建筑物名称，对所述网格模型进行命名标识；

将命名标识后的所述网格模型添加至所述3D区域场景中。

可选的，在本发明第一方面的第二种实现方式中，所述基于所述区域规划图中各建筑物轮廓，分别绘制与各建筑物轮廓相同形状的多边形，包括：

生成空白画布；

获取所述区域规划图中各建筑物轮廓的第一坐标；

对所述第一坐标进行坐标系转换，得到第二坐标；

基于所述第二坐标，在所述空白画布上分别绘制与各建筑物轮廓相同形状的多边形；

其中，所述第一坐标为显示所述区域规划图时各建筑物轮廓的屏幕坐标，所述第二坐标为所述第一坐标进行世界坐标系转换后得到的世界坐标。

可选的，在本发明第一方面的第三种实现方式中，所述对所述第一坐标进行坐标系转换，得到第二坐标包括：

根据预置坐标转换公式，将所述第一坐标转换为第三坐标，其中，所述第三坐标为设备坐标；

调用预置3D库坐标转换函数对所述第三坐标进行坐标转换，得到所述第二坐标。

可选的，在本发明第一方面的第四种实现方式中，所述根据预置坐标转换公式，将所述第一坐标转换为第三坐标包括：

获取所述画布的宽度值与高度值；

根据所述画布的宽度值与高度值、所述第一坐标，采用预置坐标转换公式计算第三坐标。

可选的，在本发明第一方面的第五种实现方式中，所述坐标转换公式包括横坐标转换公式与纵坐标转换公式；

所述横坐标转换公式为：

；

所述纵坐标转换公式为：

；

其中，A为所述第三坐标的横坐标，B为所述第三坐标的纵坐标，x为所述第一坐标的横坐标，y为所述第一坐标的纵坐标，m为所述画布的宽度值，n为所述画布的高度值，k为常数值。

可选的，在本发明第一方面的第六种实现方式中，所述基于各所述多边形，分别生成各建筑物对应的网格模型包括：

获取所述区域规划图中各建筑物的高度值；

以各所述建筑物对应的多边形为挤压基础，根据各所述建筑物的高度值，分别生成对应深度的几何体挤压路径；

根据所述几何体挤压路径，分别生成各所述建筑物对应的挤压缓冲几何体，并根据各所述挤压缓冲几何体，生成各所述建筑物对应的网格模型。

本发明第二方面提供了一种区域建筑物3D建模装置，包括：场景构建模块，用于以预置区域规划图为建模背景进行3D渲染，得到3D区域场景；多边形绘制模块，用于基于所述区域规划图中各建筑物轮廓，分别绘制与各建筑物轮廓相同形状的多边形；模型生成模块，用于基于各所述多边形，分别生成各建筑物对应的网格模型；模型添加模块，用于将所述网格模型添加至所述3D区域场景中。

可选的，在本发明第二方面的第一种实现方式中，所述模型添加模块具体用于：

将命名标识后的所述网格模型添加至所述3D区域场景中。

可选的，在本发明第二方面的第二种实现方式中，所述多边形绘制模块具体用于：

生成单元，用于生成空白画布；

获取单元，用于获取所述区域规划图中各建筑物轮廓的第一坐标；

转换单元，用于对所述第一坐标进行坐标系转换，得到第二坐标；

绘制单元，用于基于所述第二坐标，在所述空白画布上分别绘制与各建筑物轮廓相同形状的多边形；

可选的，在本发明第二方面的第三种实现方式中，所述转换单元具体包括：

第一转换子单元，用于根据预置坐标转换公式，将所述第一坐标转换为第三坐标，其中，所述第三坐标为设备坐标；

第二转换子单元，用于调用预置3D库坐标转换函数对所述第三坐标进行坐标转换，得到所述第二坐标。

可选的，在本发明第二方面的第四种实现方式中，所述第一转换子单元具体用于：

获取所述画布的宽度值与高度值；

可选的，在本发明第二方面的第五种实现方式中，所述坐标转换公式包括横坐标转换公式与纵坐标转换公式；

所述横坐标转换公式为：

；

所述纵坐标转换公式为：

；

可选的，在本发明第二方面的第六种实现方式中，所述模型生成模块具体用于：

获取所述区域规划图中各建筑物的高度值；

本发明第三方面提供了一种电子设备，包括：存储器和至少一个处理器，所述存储器中存储有指令；所述至少一个处理器调用所述存储器中的所述指令，以使得所述电子设备执行上述的区域建筑物3D建模方法。

本发明的第四方面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中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的区域建筑物3D建模方法。

本发明提供的技术方案中，提供了一种简便的区域建筑物3D建模方法，在建筑物规划图的基础上渲染出3D背景，根据各建筑物轮廓形状绘制模型基底多边形，并生成出对应的建筑物网格模型添加到3D场景。此区域建筑物3D建模方法极大地简化了传统建筑物建模的流程和操作，降低了建筑物3D模型构建的操作门槛，使得非专业人员也可以根据区域建筑物规划图快速建立简易区域建筑物3D模型。

附图说明

图1为本发明实施例中区域建筑物3D建模方法的第一个实施例示意图；

图2为本发明实施例中区域建筑物3D建模方法的第二个实施例示意图；

图3为本发明实施例中区域建筑物3D建模方法的第三个实施例示意图；

图4为本发明实施例中区域建筑物3D建模装置的一个实施例示意图；

图5为本发明实施例中电子设备的一个实施例示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种区域建筑物3D建模方法、装置、设备及存储介质，本发明实施例根据建筑物轮廓生成对应基底形状的建筑物模型，简化了建模的流程和操作，解决了目前建筑模型的构建操作门槛高、生产效率较低，不便于快速应用等问题，便利非专业人员快速建立简易区域建筑物3D模型。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”或“具有”及其任何变形，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、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为便于理解，下面对本发明实施例的具体流程进行描述，请参阅图1，本发明实施例中区域建筑物3D建模方法的第一个实施例包括：

101、以预置区域规划图为建模背景进行3D渲染，得到3D区域场景；

可以理解的是，本发明的执行主体可以为区域建筑物3D建模装置，还可以是终端或者服务器，具体此处不做限定。本发明实施例以服务器为执行主体为例进行说明。

本实施例中，区域规划图指一个工业园区或类似范围未来发展的计划性地图，其中标明用于居住区、商业区、工业区、公共活动区或其他用途的土地或建筑物群的大小和位置。

本实施例中，作为建模背景的可以是区域规划图，也可以是具体的建筑物群图纸。

本实施例中，3D渲染指通过程序为二维图添加光影变化，材料纹理质感等效果，使二维图具备三维的真实感。

本实施例中，3D区域场景指具备三维效果的建筑物建模环境，可以是区域自然环境，也可以是光影环境。

102、基于所述区域规划图中各建筑物轮廓，分别绘制与各建筑物轮廓相同形状的多边形；

本实施例中，各建筑物轮廓可以是规划图上的建筑物规划面积的轮廓，也可以是建筑物的俯视图形状。

本实施例中，所述多边形的边数不限，包括但不限于三角形、四边形、五边形。

103、基于各所述多边形，分别生成各建筑物对应的网格模型；

本实施例中，各建筑物指区域规划图中设定的建筑物，包括但不限于已建成的厂房、办公楼等建筑物；未建成或在规划中的厂房、办公楼等建筑物。

本实施例中，网格模型通常是指由三角形、四边形或其他简单凸多边形其中的一种或多种组成的，带有纹理的3D模型。

104、将所述网格模型添加至所述3D区域场景中。

本实施例中，所述网格模型即构建完成的建筑物的3D网格模型，用网格拼成建筑的几何体形状，并带有纹理特征。

本实施例中，所述3D区域场景指3D渲染后的区域规划图，可以是区域规划图的自然环境，也可以是光影环境。

可选的，在一实施例中，上述步骤104进一步包括：

将命名标识后的所述网格模型添加至所述3D区域场景中。

本可选实施例中，进行命名标识的方法不限，包括但不限于，根据各建筑物的类别进行命名；对各建筑物进行编码，用序号、代号命名标识；根据各建筑物的名称进行命名标识。

本发明实施例中，提供了一种简便的区域建筑物3D建模方法，在建筑物规划图的基础上渲染出3D背景，根据各建筑物轮廓形状绘制模型基底多边形，并生成出对应的建筑物网格模型添加到3D场景。此区域建筑物3D建模方法极大地简化了传统建筑物建模的流程和操作，解决了目前区域建筑物3D模型的构建需专业人员建模，操作门槛高的问题，便利了非专业人员根据区域建筑物规划图快速建立简易区域建筑物3D模型。

请参阅图2，本发明实施例中区域建筑物3D建模方法的第二个实施例包括：

201、以预置区域规划图为建模背景进行3D渲染，得到3D区域场景；

202、生成空白画布；

本实施例中，空白画布是指空白的，与区域规划图大小尺寸一致的绘图区域。

203、获取所述区域规划图中各建筑物轮廓的第一坐标；

本实施例中，所述第一坐标指屏幕坐标，在屏幕中的空白画布的屏幕坐标系中的坐标。屏幕坐标系即以左上角顶点为坐标系的原点，横坐标的方向指向画布原点的右侧，纵坐标的方向指向画布原点的下方。

本实施例中，所述各建筑物轮廓的第一坐标指的是各建筑物轮廓上点在屏幕坐标系中的坐标表示。

本实施例中，坐标的获取方法不限，包括但不限于，采集各建筑物轮廓的点坐标；直接输入各建筑物轮廓的点坐标。

204、对所述第一坐标进行坐标系转换，得到第二坐标；

本实施例中，所述第二坐标指世界坐标，即三维建模软件中的世界坐标。世界坐标由三个垂直并相交的坐标轴组成，以屏幕正中心为原点，横轴指向对应屏幕的右侧，纵轴指向屏幕上方，竖轴垂直画布指向屏幕外。

本实施例中，坐标系转换指将一个点或多个点从第一坐标系转换到第二坐标系的过程，通过建立第一坐标和第二坐标之间的一一对应关系实现。

可选的，在一实施例中，上述步骤204进一步包括：

根据预置坐标转换公式，将所述第一坐标转换为第三坐标，其中，所述第三坐标为设备坐标。

本可选实施例中，在进行坐标转换前，先获取所述画布的宽度值与高度值；然后根据画布的宽度值与高度值、第一坐标，采用预置坐标转换公式计算第三坐标，具体调用预置3D库坐标转换函数对所述第三坐标进行坐标转换，得到所述第二坐标。

本可选实施例中，第三坐标指设备坐标，设备坐标系中的坐标。设备坐标系原点为屏幕中心，横轴指向屏幕右侧，纵轴指向屏幕上方。

本可选实施例中，所述3D库指用以3D模型构建的在线数据库，能通过一系列程序实现3D效果。3D库不限，包括但不限于Three. js 3D库。

本可选实施例中，坐标转换公式即第一坐标系横坐标与第三坐标系的横坐标对应的关系式，以及第一坐标纵坐标和第三坐标系纵坐标对应的关系式。

本可选实施例中，坐标转换函数指将坐标从一个坐标系转换到另一个坐标系的函数，包括但不限于令第三坐标转换至第二坐标的坐标转换函数；第二坐标转换至第三坐标的坐标转换函数。

可选的，所述横坐标转换公式为：

；

所述纵坐标转换公式为：

；

其中，A为所述第三坐标的横坐标，B为所述第三坐标的纵坐标，x为所述第一坐标的横坐标，y为所述第一坐标的纵坐标，m为所述画布的宽度值，n为所述画布的高度值，k为常数值，优选k取值为2。

205、基于所述第二坐标，在所述空白画布上分别绘制与各建筑物轮廓相同形状的多边形；

其中，所述第一坐标为显示所述区域规划图时各建筑物轮廓的屏幕坐标，所述第二坐标为所述第一坐标进行世界坐标系转换后得到的世界坐标；

本实施例中，所述坐标系转换指的是第一坐标通过转换公式转换到第三坐标，再由第三坐标通过坐标转换函数转换成第二坐标的过程。

206、基于各所述多边形，分别生成各建筑物对应的网格模型；

207、将所述网格模型添加至所述3D区域场景中。

本实施例实现了3D建模过程中的坐标系快速转换，在保证建筑物3D模型正常显示的情况下，降低了3D建模数据处理的复杂程度，提高了建模效率。

请参阅图3，本发明实施例中区域建筑物3D建模方法的第三个实施例包括：

301、以预置区域规划图为建模背景进行3D渲染，得到3D区域场景；

302、基于所述区域规划图中各建筑物轮廓，分别绘制与各建筑物轮廓相同形状的多边形；

303、获取所述区域规划图中各建筑物的高度值；

本实施例中，所述高度值类别包括但不限于，建筑物模型的高度值；建筑物的实际高度值根据比例尺缩小的高度值；用常数值表示建筑物高度值。

304、以各所述建筑物对应的多边形为挤压基础，根据各所述建筑物的高度值，分别生成对应深度的几何体挤压路径；

本实施例中，挤压指为样条或截面增加厚度，使二维的图形转变为三维模型。

本实施例中，所述基础是建筑物3D模型的截面，建模时对截面进行挤压最终形成几何体。

305、根据所述几何体挤压路径，分别生成各所述建筑物对应的挤压缓冲几何体，并根据各所述挤压缓冲几何体，生成各所述建筑物对应的网格模型；

本实施例中，所述生成过程指为挤压缓冲几何体添加纹理，包括但不限于添加光源影响，几何体颜色，表面材质等。

306、将所述网格模型添加至所述3D区域场景中。

上面对本发明实施例中区域建筑物3D建模方法进行了描述，下面对本发明实施例中区域建筑物3D建模装置进行描述，请参阅图4，本发明实施例中区域建筑物3D建模装置一个实施例包括：

场景构建模块401，用于以预置区域规划图为建模背景进行3D渲染，得到3D区域场景；

多边形绘制模块402，用于基于所述区域规划图中各建筑物轮廓，分别绘制与各建筑物轮廓相同形状的多边形；

模型生成模块403，用于基于各所述多边形，分别生成各建筑物对应的网格模型；

模型添加模块404，用于将所述网格模型添加至所述3D区域场景中。

可选的，模型添加模块404还可以具体用于：

将命名标识后的所述网格模型添加至所述3D区域场景中。

可选的，多边形绘制模块402还包括：

生成单元，用于生成空白画布；

可选的，转换单元包括：

所述转换单元具体包括：

可选的，第一转换子单元还可以具体用于：

获取所述画布的宽度值与高度值；

进一步可选的，在一实施例中，第一转换子单元预置坐标转换公式计算第三坐标还包括：

可选的，所述横坐标转换公式为：

；

所述纵坐标转换公式为：

；

本发明实施例中，提供了一种区域建筑物3D建模方法通过对预置区域规划图为背景渲染场景后，绘制与图中各建筑物轮廓相同形状的多边形，分别生成各建筑物对应的网格模型的简便方法，解决了目前区域建筑物3D模型的建模方法门槛高的问题，便利了非专业人员根据区域建筑物规划图建立简易区域建筑物3D模型。

上面图4从模块化功能实体的角度对本发明实施例中的区域建筑物3D建模装置进行详细描述，下面从硬件处理的角度对本发明实施例中电子设备进行详细描述。

图5是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图，该电子设备500可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上处理器（central processingunits，CPU）510（例如，一个或一个以上处理器）和存储器520，一个或一个以上存储应用程序533或数据532的存储介质530（例如一个或一个以上海量存储设备）。其中，存储器520和存储介质530可以是短暂存储或持久存储。存储在存储介质530的程序可以包括一个或一个以上模块（图示没标出），每个模块可以包括对电子设备500中的一系列指令操作。更进一步地，处理器510可以设置为与存储介质530通信，在区域建筑物3D建模设备500上执行存储介质530中的一系列指令操作。

电子设备500还可以包括一个或一个以上电源540，一个或一个以上有线或无线网络接口550，一个或一个以上输入输出接口560，和/或，一个或一个以上操作系统531，例如Windows Serve，Mac OS X，Unix，Linux，FreeBSD等等。本领域技术人员可以理解，图5示出的电子设备结构并不构成对电子设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机可读指令，计算机可读指令被处理器执行时，使得处理器执行上述各实施例中的所述区域建筑物3D建模方法的步骤。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以为非易失性计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质也可以为易失性计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行所述区域建筑物3D建模方法的步骤。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。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或者该技术方案的全部或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）执行本发明各个实施例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（read-only memory，ROM）、随机存取存储器（random access memory，RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，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精神和范围。

Claims

1.一种区域建筑物3D建模方法，其特征在于，所述区域建筑物3D建模方法包括：

以预置区域规划图为建模背景进行3D渲染，得到3D区域场景；

基于各所述多边形，分别生成各建筑物对应的网格模型；

将所述网格模型添加至所述3D区域场景中；

其中，所述基于所述区域规划图中各建筑物轮廓，分别绘制与各建筑物轮廓相同形状的多边形包括：

生成空白画布；

获取所述区域规划图中各建筑物轮廓的第一坐标；

根据预置坐标转换公式，将所述第一坐标转换为第三坐标，其中，所述第三坐标为设备坐标系中的坐标，所述设备坐标系的原点为屏幕中心，横轴指向屏幕右侧，纵轴指向屏幕上方；

调用预置3D库坐标转换函数对所述第三坐标进行坐标转换，得到第二坐标；

基于所述第二坐标，在所述画布上分别绘制与各建筑物轮廓相同形状的多边形；

其中，所述第一坐标为显示所述区域规划图时各建筑物轮廓的屏幕坐标，所述第二坐标为所述第一坐标进行世界坐标系转换后得到的世界坐标；所述坐标转换公式包括横坐标转换公式与纵坐标转换公式；

所述横坐标转换公式为：

；

所述纵坐标转换公式为：

；

2.根据权利要求1所述的区域建筑物3D建模方法，其特征在于，所述将所述网格模型添加至所述3D区域场景中包括：

将命名标识后的所述网格模型添加至所述3D区域场景中。

3.根据权利要求1或2所述的区域建筑物3D建模方法，其特征在于，所述基于各所述多边形，分别生成各建筑物对应的网格模型包括：

获取所述区域规划图中各建筑物的高度值；

4.一种区域建筑物3D建模装置，其特征在于，所述区域建筑物3D建模装置包括：

场景构建模块，用于以预置区域规划图为建模背景进行3D渲染，得到3D区域场景；

多边形绘制模块，用于基于所述区域规划图中各建筑物轮廓，分别绘制与各建筑物轮廓相同形状的多边形；

模型生成模块，用于基于各所述多边形，分别生成各建筑物对应的网格模型；

模型添加模块，用于将所述网格模型添加至所述3D区域场景中；

其中，所述多边形绘制模块包括：

生成单元，用于生成空白画布；

绘制单元，用于基于所述第二坐标，在所述画布上分别绘制与各建筑物轮廓相同形状的多边形；

其中，所述转换单元包括：

第一转换子单元，用于根据预置坐标转换公式，将所述第一坐标转换为第三坐标，其中，所述第三坐标为设备坐标系中的坐标，所述设备坐标系的原点为屏幕中心，横轴指向屏幕右侧，纵轴指向屏幕上方；

第二转换子单元，用于调用预置3D库坐标转换函数对所述第三坐标进行坐标转换，得到所述第二坐标；

所述横坐标转换公式为：

；

所述纵坐标转换公式为：

；

5.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：存储器和至少一个处理器，所述存储器中存储有指令；

所述至少一个处理器调用所述存储器中的所述指令，以使得所述电子设备执行如权利要求1-3中任一项所述的区域建筑物3D建模方法。

6.一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指令，其特征在于，所述指令被处理器执行时实现如权利要求1-3中任一项所述的区域建筑物3D建模方法。