CN113808252B - 基于交互性标签和宏的三维模型逐级重建方法 - Google Patents

基于交互性标签和宏的三维模型逐级重建方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电力培训仿真三维模型应用技术领域，公开了一种基于交互性标签和宏的三维模型逐级重建方法，包括如下步骤：逆向获取三维重建信息，进行三维建模，在重建过程中，生成三维重建执行脚本，基于三维重建信息的数据类型，在三维重建执行脚本的代码中添加定义标签宏，再按变量值按阶梯方式整定，并作为逐级别重建宏，利用定义标签宏识别变电设备模型函数列表的定义标签，最后使用逐级别重建宏允许与定义标签对应的模型自动执行三维重建执行脚本。本发明基于交互性标签和宏的三维模型逐级重建方法，解决了从正面通过优化算法轻量化过程中，不可避免出现破面叠面，重建结果不可控的行业技术痛点，且适用于多终端应用。

Description

基于交互性标签和宏的三维模型逐级重建方法
技术领域
本发明涉及电力培训仿真三维模型应用技术领域，具体涉及一种基于交互性标签和宏的三维模型逐级重建方法。
背景技术
目前变电站三维仿真模型是通过变电站实景三维激光点云数据采集与图像采集，再根据采集数据利用三维软件进行人工比对的传统建模方式完成三维仿真模型。一方面三维建模人员往往难以准确理解变电设备业务方法面知识点，构建出来的三维仿真模型外观相似，但从业务角度出发往往不符合业务需求，应用在仿真场景时仿真数据精度可信度不高；另一方面仿真模型需应用到多终端平台，如电脑端、网页端、移动端、AR眼镜等多种应用环境，需要构建不同平台模型精度等级的三维模型，构建过程往往通过人工利用三维软件重新构建模型，过程费时费力，对于公司也一点也不经济，也有很多通过模型的点、线、面的优化算法进行三维重建的方法及工具，结构往往不理想，不可避免的就是在精度控制上和模型结构上难以取舍，精简到一定程度上一定会出现结构丢失，破面叠面的不理想结果。
随着虚拟现实技术的发展，电力仿真程度不断提升，对变电站设备数字孪生的仿真模型数据精度也在不断提升。利用设计数据基于交互性标签和宏的三维模型逐级重建方法，提升仿真变电设备模型的可信度，减少仿真三维模型处理人工成本，是解决行业重建优化算法的技术痛点。
中国专利(公开日：2020年08月04日、公开号：CN 111489438A)公开了一种重建三维模型方法、重建三维模型系统及计算机存储介质，所述重建三维模型方法包括：摄像头采集连续影像帧及离散影像帧，惯性测量单元获取连续影像帧的第一旋转角速度及第一加速度，和/或所述惯性测量单元获取离散影像帧的第二旋转角速度及第二加速度；根据所述第一旋转角速度及第一加速度，移动端计算程序和/或后处理端计算程序获取连续影像帧的第一特征点数据库，和/或根据所述第二旋转角速度及第二加速度，移动端计算程序和/或后处理端计算程序获取离散影像帧的第二特征点数据库；根据所述第一特征点数据库和/或所述第二特征点数据库，所述后处理端计算程序重建三维表面模型，以获取精准度更高的三维表面模型，但此方案只能用于逆向工程三维模型重建，如果模型在设计阶段没有实际场景的设计三维数据模型重建，解决不了三维设计数据或高精度模型数据基础的重建轻量化问题。
中国专利(公开日：2018年11月23日、公开号：CN108876908A)公开了一种基于重建模型完整度的空间目标三维重建评估方法及应用，它属于计算机图形学和计算机视觉技术领域。本发明解决了传统方法存在的评估需要依赖于原始模型信息，且评估仅限于重构模型的局部，不能够对三维重建的完整程度进行评估的问题。本发明利用投影平面上重构点数的分布情况，投影平面上重构点覆盖率来评估三维重建模型的完整度，当重构点数分布直方图中除最边缘的部分外，没有陡然下降的直方条，重构点在直方图中分布均匀，且重构点覆盖率大于90％，则认为三维重建模型的完整性较好，而且该发明的三维重建模型完整度评估方法不需要依赖于原始重建目标信息，但改方案主要是对数据的完整度分进行析评估，解决不了需要通过大量的人工使用三维软件构建不同标准精数模完成仿真模型制作的问题。
中国专利(公开日：2018年04月17日、公开号：CN107918950A)公开了一种利用二维三视图自动重建三维模型的方法，包括导入二维三视图，获取各视图的二维坐标；根据各视图的二维坐标寻找三维坐标原点；根据创建的三维坐标寻找各视图的二维坐标所对应的三维点；构建三维边形成线框图；根据线框图上三维点的度来删除假元；从任一三维点出发，任意选取连接该三维点的两条三维边得到一个三维面，获取该三维面上的所有三维边，根据左邻边序列算法获取最小面环，且合并内环，同时继续执行完所有的三维点；使用耳切法将各面环均切割成复数个三角形，并通过unity绘制出三角面形成三维模型。该发明可实现对自动化生产所需的工件、设备等进行三维模型自动重构，可极大的提升建模效率，但该方案不能按应用需求或按自定义的重建目标得到满意的重建效果，例如管道模型，就会出现破灭，结构不规整，更重要的是不能得到想要精度的截面分段，并且解析过程时间成本过高，需要解算，不能解决根据重建数据按指定标准重建的逆向重建处理问题。
发明内容
本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种基于交互性标签和宏的三维模型逐级重建方法，解决了从正面通过优化算法轻量化过程中，不可避免出现破面叠面，重建结果不可控的行业技术痛点，且适用于多终端应用。
为实现上述目的，本发明所设计的基于交互性标签和宏的三维模型逐级重建方法，包括如下步骤：
A)根据不同变电设备模型逆向获取三维重建信息，包括样条曲线、几何形状的阈值和几何轮廓线；
B)根据所述步骤A)获取的三维重建信息进行三维建模；
C)在重建过程中，后台自动生成三维重建执行脚本；
D)基于所述步骤A)中获取的三维重建信息的数据类型，在所述步骤C)生成的三维重建执行脚本的代码中添加定义标签宏；
E)将所述步骤D)添加定义标签宏的三维重建执行脚本的变量值按阶梯方式整定，并作为逐级别重建宏；
F)利用定义标签宏识别变电设备模型函数列表的定义标签；
G)使用逐级别重建宏允许与定义标签对应的模型自动执行三维重建执行脚本，实现自动化处理。
优选地，所述步骤A)分布对应操作：
管道类型：选择变电设备提取轮廓及以轮廓为中心的样条曲线；
结构类型：选择需要剔除的结构测量几何形状的阈值；
支架类型：选择设备轮廓线提取几何轮廓线。
优选地，所述步骤B)中，三维建模包括三维放样成型工具命令、阈值判断结构移除和利用几何轮廓线信息。
优选地，在所述步骤A)中，管道类型基于现有结构，获取横截面轮廓样条曲线，通过轮廓样条曲线求得曲线中心点坐标，根据柱类模型形状获得在中心点的路径样条曲线；凹凸结构类型根据测量几何形状的阈值，确定是否删除凸快、填补凹孔、删除盲孔、删除通孔实现凹凸结构的三维重建；结构类型通过获取支撑模型形态的结构几何轮廓线信息数据值，进行轮廓结构边界线锁定，精简无结构支撑的非结构线段，得到精简布线模型。
优选地，所述步骤B)根据所述步骤A)获取的三维重建信息进行三维建模，有了形状及路径样条曲线，通过曲线放样工具，自定义输入放样属性的轴向段数，执行三维重建放样成型工具，在原空间位置生成全新管道类型模型；根据所述步骤A)中获取的几何形状的阈值进行三维重建，根据所述步骤A)中获取的几何轮廓线进行轮廓结构边界线锁定，精简无结构支撑的非结构线段，得到精简布线模型。
优选地，完成自动化处理后，部件拥有多个视觉不同精度的视觉表征，应用终端通过加载预设获取适合细节级别的模型，实现一套LOD电力设备模型适用于多终端应用。
所述步骤A)中的变电设备模型来源于变电站三维设计模型数据，可信度高。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、本重建方法不需要过多解算，比通过三维模型顶点、边、面的优化算法方法更直接高效，并可以按自定义规则执行三维模型重建；
2、解决了从正面通过优化算法轻量化过程中，不可避免出现破面叠面，重建结果不可控的行业技术痛点；
3、重建过程中模型树结构的每个模块，都可以根据他们的性质、尺寸、特性来缝合简化，使得这样一套逐级别重建的变电站设备模型适用于多终端应用。
附图说明
图1为本发明基于交互性标签和宏的三维模型逐级重建方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明基于交互性标签和宏的三维模型逐级重建方法，包括如下步骤：
A)根据不同变电设备模型逆向获取三维重建信息，包括样条曲线、几何形状的阈值和几何轮廓线，变电设备模型来源于变电站三维设计模型数据；
B)根据所述步骤A)获取的三维重建信息进行三维建模，三维建模包括三维放样成型工具命令、阈值判断结构移除和利用几何轮廓线信息；
C)在重建过程中，后台自动生成三维重建执行脚本；
D)基于所述步骤A)中获取的三维重建信息的数据类型，在所述步骤C)生成的三维重建执行脚本的代码中添加定义标签宏；
E)将所述步骤D)添加定义标签宏的三维重建执行脚本的变量值按阶梯方式整定，并作为逐级别重建宏；
F)利用定义标签宏识别变电设备模型函数列表的定义标签；
G)使用逐级别重建宏允许与定义标签对应的模型自动执行三维重建执行脚本，实现自动化处理。
其中，所述步骤A)分布对应操作：
管道类型：选择变电设备提取轮廓及以轮廓为中心的样条曲线；
结构类型：选择需要剔除的结构测量几何形状的阈值；
支架类型：选择设备轮廓线提取几何轮廓线。
具体的，管道类型基于现有结构，获取横截面轮廓样条曲线，通过轮廓样条曲线求得曲线中心点坐标，根据柱类模型形状获得在中心点的路径样条曲线；凹凸结构类型根据测量几何形状的阈值，确定是否删除凸快、填补凹孔、删除盲孔、删除通孔实现凹凸结构的三维重建；结构类型通过获取支撑模型形态的结构几何轮廓线信息数据值，进行轮廓结构边界线锁定，精简无结构支撑的非结构线段，得到精简布线模型。
在本实施例中，所述步骤B)根据所述步骤A)获取的三维重建信息进行三维建模，有了形状及路径样条曲线，通过曲线放样工具，自定义输入放样属性的轴向段数，执行三维重建放样成型工具，在原空间位置生成全新管道类型模型；根据所述步骤A)中获取的几何形状的阈值进行三维重建，根据所述步骤A)中获取的几何轮廓线进行轮廓结构边界线锁定，精简无结构支撑的非结构线段，得到精简布线模型。
最后，完成自动化处理后，部件拥有多个视觉不同精度的视觉表征，应用终端通过加载预设获取适合细节级别的模型，实现一套LOD电力设备模型适用于多终端应用。
本实施例的基本思路在于，构建变电站不同精度等级的三维模型，根据不同应用终端的需要加载对应等级模型。逆向获取模型重建数据，根据重建数据三维重建，根据几何形状的阈值定义精简结构标准，根据几何轮廓信息精简无轮廓支持结构；根据每一类模型制定重建方法及重建标准，对应模型方法设置交互性标签。实现每一类模型重建都有一套自己定义的交互性标记方法命令，在利用宏实现这些方法命令的集合，进行方法命令的批量自动处理。宏允许与标签对应的模型自动执行所有独立运行命令脚本，实现自动化处理。获得我们满足各精度等级的模型。通过LOD等级加载预设配置文件，让这一套满足各等级精度模型对应到不同终端应用平台使用。
本发明基于交互性标签和宏的三维模型逐级重建方法，解决了变电设备模型应用不同终端时，需要通过大量的人工使用三维软件构建不同标准精数模完成仿真模型制作的问题，也解决了从正面通过模型的点、线、面优化算法重建过程中，不可避免出现破面叠面，重建结果不可控的行业技术痛点。基于交互性标签和宏的三维模型逐级重建方法，通过模型逆向获取重建数据，在根据重建数据按指定标准重建的逆向处理思路，在预处理方法库与模型之间定义交互性标签，通过宏的批量处理解决自动执行脚本命令。使得变电站三维仿真模型重建过程变的高效快捷、处理结果可控。该方法还可以直接应用变电三维设计设数据模型进行重建处理，提升变电站三维设计模型的应用价值，同时也能给后续数字孪生仿真模型应用提升了专业性，精准性，可靠性。

Claims (7)

1.一种基于交互性标签和宏的三维模型逐级重建方法，其特征在于：包括如下步骤：
A)根据不同变电设备模型逆向获取三维重建信息，包括样条曲线、几何形状的阈值和几何轮廓线；
B)根据所述步骤A)获取的三维重建信息进行三维建模；
C)在重建过程中，后台自动生成三维重建执行脚本；
D)基于所述步骤A)中获取的三维重建信息的数据类型，在所述步骤C)生成的三维重建执行脚本的代码中添加定义标签宏；
E)将所述步骤D)添加定义标签宏的三维重建执行脚本的变量值按阶梯方式整定，并作为逐级别重建宏；
F)利用定义标签宏识别变电设备模型函数列表的定义标签；
G)使用逐级别重建宏允许与定义标签对应的模型自动执行三维重建执行脚本，实现自动化处理。
2.根据权利要求1所述基于交互性标签和宏的三维模型逐级重建方法，其特征在于：所述步骤A)分布对应操作：
管道类型：选择变电设备提取轮廓及以轮廓为中心的样条曲线；
结构类型：选择需要剔除的结构测量几何形状的阈值；
支架类型：选择设备轮廓线提取几何轮廓线。
3.根据权利要求1所述基于交互性标签和宏的三维模型逐级重建方法，其特征在于：所述步骤B)中，三维建模包括三维放样成型工具命令、阈值判断结构移除和利用几何轮廓线信息。
4.根据权利要求2所述基于交互性标签和宏的三维模型逐级重建方法，其特征在于：在所述步骤A)中，管道类型基于现有结构，获取横截面轮廓样条曲线，通过轮廓样条曲线求得曲线中心点坐标，根据柱类模型形状获得在中心点的路径样条曲线；凹凸结构类型根据测量几何形状的阈值，确定是否删除凸快、填补凹孔、删除盲孔、删除通孔实现凹凸结构的三维重建；结构类型通过获取支撑模型形态的结构几何轮廓线信息数据值，进行轮廓结构边界线锁定，精简无结构支撑的非结构线段，得到精简布线模型。
5.根据权利要求1所述基于交互性标签和宏的三维模型逐级重建方法，其特征在于：所述步骤B)根据所述步骤A)获取的三维重建信息进行三维建模，有了形状及路径样条曲线，通过曲线放样工具，自定义输入放样属性的轴向段数，执行三维重建放样成型工具，在原空间位置生成全新管道类型模型；根据所述步骤A)中获取的几何形状的阈值进行三维重建，根据所述步骤A)中获取的几何轮廓线进行轮廓结构边界线锁定，精简无结构支撑的非结构线段，得到精简布线模型。
6.根据权利要求1所述基于交互性标签和宏的三维模型逐级重建方法，其特征在于：完成自动化处理后，部件拥有多个视觉不同精度的视觉表征，应用终端通过加载预设获取适合细节级别的模型，实现一套LOD电力设备模型适用于多终端应用。
7.根据权利要求1所述基于交互性标签和宏的三维模型逐级重建方法，其特征在于：所述步骤A)中的变电设备模型来源于变电站三维设计模型数据。
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