CN114037793A - 三维场景生成方法、系统、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维场景生成方法、系统、电子设备及存储介质，所述三维场景生成方法包括步骤：对第一组态数据进行轻量化处理，以获得第二组态数据；基于所述第二组态数据生成组件集，所述组件集包括至少一个组件；基于所述组件集对目标场景进行渲染。本发明通过对原始组态数据进行轻量化处理，并基于轻量化处理的结果得到组件集，再将组件集中的组件渲染至目标场景，大大降低了三维场景生成所需要占用的资源，提高了三维场景生成的效率，集成了不同的原始数据于同一目标场景中，大大拓展了三维场景生成的相关应用范围。

Description

三维场景生成方法、系统、电子设备及存储介质

技术领域

本发明涉及三维模型技术领域，具体涉及一种三维场景生成方法、系统、电子设备及存储介质。

背景技术

当前的工业生产中，一些目标场景需要通过可视化运维平台来实现对生产流程的监控、对设备的诊断以及对相关数据的采集管理，尤其是基于可视化工具以三维场景来展示目标场景，更能有效提高运维管理的效率。较为典型的应用如WebSIS(Web-Safetyinterlocking System，基于网页的安全联锁系统)系统，作为工厂控制系统中报警和联锁部分对于控制系统中检测的结果实施报警动作或调节或停机控制，是电站工厂等场景中实现自动控制的重要组成部分。然而，传统的三维场景生成方法存在资源占用大以及数据集成度低等缺陷，导致其应用受到各种局限。以WebSIS系统为例，存在渲染缓慢不流畅、组件编辑限制较多且不灵活及对运行设备要求较高等问题。

具体例如，对数据进行渲染处理的是重量级引擎，其处理过程占用资源较大，实际使用的过程中会导致使用成本高、应用门槛高。

又如，通常的存储数据大多为执行文件，只能进行本地客户端的编辑操作，无法支持网络端的网络传输编辑操作，进而导致数据与系统集成困难。

再如，传统的数据编辑工具有限且单一，只能运行于某一指定的系统，且无法执行网络端的编辑操作，从而导致应用操作不便，即无法在移动端、浏览器等轻量级平台使用。

此外，当前的组件数据内容重量级高，对于后续渲染和计算资源要求高，在低性能设备上无法流畅的运行。

最后，传统的三维模型生成方法难以集成多种不同来源及文件格式的三维文件模型数据，导致后续渲染过程中无法将上述数据集成展示于同一目标场景。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中三维场景生成过程占用资源大以及数据集成度低的缺陷，提供一种三维场景生成方法、系统、电子设备及存储介质。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供了一种三维场景生成方法，包括如下步骤：

对第一组态数据进行轻量化处理，以获得第二组态数据；

基于所述第二组态数据生成组件集，所述组件集包括至少一个组件；

基于所述组件集对目标场景进行渲染。

较佳地，所述对第一组态数据进行轻量化处理的步骤包括：

获取所述第一组态数据对应的文件格式信息；

根据所述文件格式信息对所述第一组态数据进行预处理；

对预处理后的所述第一组态数据进行去重处理，以删除所述第一组态数据中的冗余信息。

较佳地，所述对预处理后的所述第一组态数据进行去重处理，以删除所述第一组态数据中的冗余信息的步骤包括：

对预处理后的所述第一组态数据进行语义分析，以获取语义分析结果；

根据第一预设规则，提取所述语义分析结果中的冗余信息并删除；

和/或，

获取预处理后的所述第一组态数据中的空间数据；

根据第二预设规则，删除所述空间数据中的冗余信息。

较佳地，所述基于所述第二组态数据生成组件集的步骤之后还包括：

将所述组件集中的组件进行文件格式压缩处理，以生成能够加载于网页的文件格式。

较佳地，所述基于所述第二组态数据生成组件集的步骤包括：

将所述第二组态数据中的若干组态合并为至少一个新组态，以生成第三组态数据；

根据所述第三组态数据更新所述组件集。

较佳地，所述基于所述第二组态数据生成组件集的步骤包括：

对所述第二组态数据进行组态编辑处理以得到第四组态数据，其中，组态编辑处理包括平移、旋转、缩放、属性修改中至少一种处理方式；

根据所述第四组态数据更新所述组件集。

较佳地，所述基于所述第二组态数据生成组件集的步骤还包括：

编辑所述第二组态数据的测点信息和逻辑属性，以得到第五组态数据；

根据所述第五组态数据更新所述组件集；

所述测点信息用于表征所述目标场景中的实体组件对应的测量信息；所述逻辑属性用于表征所述目标场景中不同的组件之间的逻辑关联关系。

较佳地，所述基于所述第二组态数据生成组件集的步骤还包括：

基于测点信息接口，采用预设指令调整所述测点信息与所述实体组件之间的关联信息，以得到第六组态数据；所述关联信息包括绑定信息、解绑信息和修改绑定信息中的至少一种；

根据所述第六组态数据更新所述组件集。

较佳地，所述基于所述组件集对目标场景进行渲染的步骤包括：

获取所述目标场景的参数信息；

根据所述参数信息将所述组件集中的组件分为可见组件和不可见组件；

将所述可见组件渲染至所述目标场景。

本发明还提供了一种三维场景生成系统，包括：

轻量化处理模块，用于对第一组态数据进行轻量化处理，以获得第二组态数据；

组件生成模块，用于基于所述第二组态数据生成组件集，所述组件集包括至少一个组件；

渲染模块，用于基于所述组件集对目标场景进行渲染。

较佳地，所述轻量化处理模块包括：

文件格式获取单元，用于获取所述第一组态数据对应的文件格式信息；

预处理单元，用于根据所述文件格式信息对所述第一组态数据进行预处理；

去重单元，用于对预处理后的所述第一组态数据进行去重处理，以删除所述第一组态数据中的冗余信息。

较佳地，所述去重单元包括：

语义分析子单元，用于对预处理后的所述第一组态数据进行语义分析，以获取语义分析结果；

第一删除子单元，用于根据第一预设规则，提取所述语义分析结果中的冗余信息并删除；

和/或，

空间数据子单元，用于获取预处理后的所述第一组态数据中的空间数据；

第二删除子单元，用于根据第二预设规则，删除所述空间数据中的冗余信息。

较佳地，所述组件生成模块包括：

文件压缩单元，用于将所述组件集中的组件进行文件格式压缩处理，以生成能够加载于网页的文件格式。

较佳地，所述组件生成模块还包括：

合并单元，用于将所述第二组态数据中的若干组态合并为至少一个新组态，以生成第三组态数据；

第一更新单元，用于根据所述第三组态数据更新所述组件集。

较佳地，所述组件生成模块还包括：

第一编辑单元，用于对所述第二组态数据进行组态编辑处理以得到第四组态数据，其中，组态编辑处理包括平移、旋转、缩放、属性修改中至少一种处理方式；

第二更新单元，用于根据所述第四组态数据更新所述组件集。

较佳地，所述组件生成模块还包括：

第二编辑单元，用于编辑所述第二组态数据的测点信息和逻辑属性，以得到第五组态数据；

第三更新单元，用于根据所述第五组态数据更新所述组件集；

所述测点信息用于表征所述目标场景中的实体组件对应的测量信息；所述逻辑属性用于表征所述目标场景中不同的组件之间的逻辑关联关系。

较佳地，所述组件生成模块还包括：

第三编辑模块，用于基于测点信息接口，采用预设指令调整所述测点信息与所述实体组件之间的关联信息；所述关联信息包括绑定信息、解绑信息和修改绑定信息中的至少一种。

第四更新单元，用于根据所述第六组态数据更新所述组件集。

较佳地，所述渲染模块包括：

参数信息单元，用于获取所述目标场景的参数信息；

组件划分单元，用于根据所述参数信息将所述组件集中的组件分为可见组件和不可见组件；

组件渲染单元，用于将所述可见组件渲染至所述目标场景。

本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述三维场景生成方法。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其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上述三维场景生成方法。

本发明的积极进步效果在于：本发明提供的三维场景生成方法、系统、电子设备及存储介质通过对不同来源的原始组态数据进行轻量化处理，在不影响渲染效果的同时及时有效地去除冗余的重复信息，并基于轻量化处理的结果得到组件集，再基于对组件集的各种编辑操作以及将组件渐近渲染至目标场景，整个场景生成过程不仅大大降低了所需要占用的资源，提高了三维场景生成的效率，并能集成来自于不同用户的原始数据于同一目标场景中，使得系统能够在带宽有限和性能较低的移动设备上快速地呈现场景，此外通过为组件添加逻辑属性以及并绑定至相应的实体组件，实现了灵活、实时地监控目标场景，从而使基于三维场景的运维管理应用范围得到了极大的拓展。

附图说明

图1为本发明的实施例1的三维场景生成方法的流程示意图。

图2为本发明的实施例1的面向电站的轻量级WebSIS系统执行三维场景生成方法的流程图。

图3为本发明的实施例1的面向电站的轻量级WebSIS系统的模块示意图。

图4为本发明的实施例1的面向电站的轻量级WebSIS系统的组态场景图。

图5为本发明的实施例2的三维场景生成系统的模块示意图。

图6为本发明的实施例3的电子设备的结构框图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

参见图1，本实施例具体提供了一种三维场景生成方法，包括步骤：

S1.对第一组态数据进行轻量化处理，以获得第二组态数据。

S2.基于第二组态数据生成组件集，组件集包括至少一个组件。

S3.基于组件集对目标场景进行渲染。

为更好地对本实施例的三维场景生成方法进行说明，结合一种面向电站的轻量级WebSIS系统对电站工厂目标场景的在线可视化实现予以描述。当然本领域技术人员可知，本实施例的方法应用包括但不限于该种场景。并且本实施例中的组态数据均为三维组态数据，目标场景为三维场景。

步骤S1对于不同来源的第一组态数据进行轻量化处理，第一组态数据通常是用户各自上传的本地文件，也可以是服务端的存量文件。

基于步骤S1的处理结果获得了第二组态数据，步骤S2对第二组态数据进行组态管理编辑处理，从而生成包含若干组件的组件集。

步骤S3将组件集中的组件渲染至目标场景，从而实现三维场景的生成。

作为较佳的实施方式，步骤S1步骤包括：

获取第一组态数据对应的文件格式信息。

根据文件格式信息对所述第一组态数据进行预处理。

对预处理后的第一组态数据进行去重处理，以删除所述第一组态数据中的冗余信息。

步骤S1对组态数据进行轻量化处理，以用户数据上传至数据服务器的数据为例，由于不同用户使用的软件的不同导致所导出的文件格式和内容均会有所区别，如可能包括RVM、PRT、STP(均为模型文件的后缀)等格式的文件，这些格式的文件通常都保留很多软件操作步骤、层次结构等由于操作和语义造成的冗余信息。因此，可根据其文件格式信息进行分类识别，解析数据导出为预设的三维模型格式文件，实现数据比对、数据清洗的预处理工作，删去一些版本号之类的冗余信息。

在一种可选的实施方式中，步骤S1对预处理后的第一组态数据进行去重处理，以删除所述第一组态数据中的冗余信息的步骤具体包括：对预处理后的第一组态数据进行语义分析，以获取语义分析结果；根据第一预设规则，提取语义分析结果中的冗余信息并删除。在另一种可选的实施方式中，上述步骤可以是：获取预处理后的第一组态数据中的空间数据；根据第二预设规则，删除空间数据中的冗余信息。并且，较佳地，将上述可选的实施方式共同使用，实现语义引导驱动的几何轻量化处理，以有效地去除更多的冗余信息，以进一步提高数据加载速度，提升场景渲染效率。

具体地，本实施方式通过对文件进行结构和语义分析，保留渲染所需信息，将组态信息进行分类归置，并去除其他无关信息。具体地，语义引导分析可以采用文字识别、语义分析、清洗模板等进行综合处理，以针对组态数据中的文字信息进行数据比对、清洗使其规则化。

几何轻量化处理则对仅只有位置不同的组件只保留一个组件的信息，剩余的基于此组件进行矩阵变化得到实现组态重用。即针对同样的几何物体只保存一份几何数据，通过在渲染管线中分别绘制若干次，且每次应用不同的几何变化和材质信息得到在同一帧多个类似几何物体的渲染效果。如对于某电气设备，只保留一份该电气设备的组态数据而采用绘制多编，每一遍把该电气设备放在不同位置，从而大大节约了内存和处理器的计算开销。将轻量化处理后的组件导出生成新的组件，该组件相比较于原有组件去除了冗余的重复信息。

作为较佳的实施方式，步骤S2之后还包括：将组件集中的组件进行文件格式压缩处理，以生成能够加载于网页的文件格式，从而能够使组件在轻量级WebSIS系统中高效流畅地予以加载，实现在线可视化渲染的效果。

对于生成的组件，可以按照一定规则对其进行分类，再将分类后的新组件转化为gltf、glb(均为三维模型数据格式)等轻量化的网页支持的格式文件存储在数据服务器并渲染至三维场景。通过本实施例的无损压缩处理，能够进一步在传输过程中减小资源消耗，支持网页格式的上述文件也能使更多处理性能并不高的电子设备运行本方法，增加了本方法的兼容度和普适性。并能进一步地提高数据加载速度，提升场景的渲染效率。

作为较佳的实施方式，步骤S2还包括：将第二组态数据中的若干组态合并为至少一个新组态，以生成第三组态数据；根据第三组态数据更新所述组件集。

本实施例中，根据需要可以将第二组态数据中的若干组态进行合并组合，甚至是进行多次拼接，从而形成新的组态，并据此形成更新的组件集，以将合并生成后的新的组件加载至目标场景中进行渲染。例如在上述面向电站的轻量级WebSIS系统中，可以根据用户自定义的需求，将若干位于同一监测区域的电气管道进行合并，作为整体显示在电站工厂的场景中。

作为较佳的实施方式，步骤S2还包括：对第二组态数据进行组态编辑处理以得到第四组态数据，其中，组态编辑处理包括但不限于平移、旋转、缩放、属性修改等；根据第四组态数据更新所述组件集。

本实施方式是对于第二组态数据的编辑和适应性处理，即针对组态数据的空间结构属性，进行旋转、平移、放缩等操作，以及针对组态对应的属性和参数信息进行编辑，例如尺寸、定位点、呈现角度等。并根据编辑后的第四组态数据更新组件集，从而改变原先的三维场景渲染效果。例如在面向电站的轻量级WebSIS系统中针对某一蒸汽设备，由于其实际位置并不需要精确标定，但该蒸汽设备由于是监测重点而适宜在目标场景中的显著位置展示，从而可以对其进行放大处理；并作适当的平移及旋转操作使其更直观清晰地予以在电站的目标场景中展现。

作为较佳的实施方式，步骤S2还包括：

编辑第二组态数据的测点信息和逻辑属性，以得到第五组态数据；根据第五组态数据更新组件集；

测点信息用于表征目标场景中的实体组件对应的测量信息；逻辑属性用于表征目标场景中不同的组件之间的逻辑关联关系。

由于新生成的组件是独立的，并未与场景和其他组件建立联系。因此，需要为其添加逻辑属性，或和其他组件合并后作为一个整体添加逻辑属性，从而将其和场景关联起来。

同样的，新生成的组件和外部信息是隔绝的，需要为其添加测点，这样在该组件被添加进场景之后，由于测点接口的存在使得与该组件对应的实体组件，例如温控设备上的一些温度等测量信息可以通过该接口予以反馈，并最终在系统上实时显示出来，这样本实施方式就通过上述方式与实体组件建立了联系，从而达到了获取外部信息的目的，可以进行实时监控等操作，拓展了应用范围，大大增加了本方法的实用性。

作为较佳的实施方式，步骤S2还包括：基于测点信息接口，采用预设指令调整所述测点信息与所述实体组件之间的关联信息，以得到第六组态数据；所述关联信息包括绑定信息、解绑信息和修改绑定信息中的至少一种；根据所述第六组态数据更新所述组件集。

本实施方式根据不同用户操作对相应组件进行同步可视化位置、大小和绑定测点信息的变化，使得系统能够根据用户操作实时更新系统。例如，可以利用测点信息接口来实现测点信息与实体的绑定、解绑、改绑或更改位置等操作，如将某用于显示实时温度的组件和多个实体的测温组件进行绑定，从而将从多个测温组件处获取的温度信息进行实时展示。当然，根据实际的使用需求，还可以进行解除绑定、更改绑定等操作。同时，上述操作完成之后，同步更新得到的信息并存入数据库，保证用户操作和系统信息的正确性和一致性。例如在电站工厂场景之中，根据组件的逻辑属性和测点信息将其与实体组件对应起来，将实体组件上传感器所测量和监控的数值如温度、压力等等信息实时反馈至系统并可视化显示在网页中对应的组件上，同时对不同的组件针对其类型和场景添加不同的效果，比如对通风管道组件添加气体流动效果，为流体管道添加流体流动效果等等。

作为较佳的实施方式，步骤S3包括：

获取目标场景的参数信息。

根据参数信息将组件集中的组件分为可见组件和不可见组件。

将可见组件渲染至所述目标场景。

本实施方式针对三维场景的应用维度进行设计，即针对运维管理等需求，目标场景的初始界面以及后续某一节点时的中间界面是可以由用户进行定义，或基于兴趣度或其他方式自动确定的。参数信息包括但不限于视角高度和角度，即使得用户能够在上述初始界面、中间界面的看到最多的信息，或最重要的信息，或想到看的信息。基于此，将组件集中划分为可见组件，在第一时间渲染至目标场景进行呈现，反之对于不在用户视角范围内的组件则作为不可见组件，使其在第一时间不予渲染，待初始界面渲染完毕再进行后台渲染，从而降低用户等待界面呈现的时间，大大提升了用户体验。

参见图2-4所示，以下仍以面向电站的轻量级WebSIS系统为例，通过对电站工厂的三维场景的生成过程进行描述，具体说明本实施例的三维场景生成方法的工作原理：

面向电站的轻量级WebSIS系统在线可视化方法的技术路线步骤如下：

组态管理编辑模块负责调用轻量化处理模块进行数据轻量化处理、调用三维可视化模块进行场景搭建和组态渲染，同时对组态进行管理和编辑；三维可视化模块负责场景的搭建更新和组态的实时渲染更改；轻量化处理模块负责接收组态管理编辑模块数据并轻量化处理后将结果返回。

具体地，组态管理编辑模块首先调用轻量化处理模块将数据轻量化处理；再调用三维可视化模块将场景可视化渲染，此外还用于对组态进行测点信息和逻辑属性的编辑，并针对编辑后的场景信息进行前后端同步。三维可视化模块可以根据兴趣度等模式选取的最佳初始角度加载初始场景；并基于该初始场景依次轻量化渲染用户可见组态；渐进式渲染不可见组态以及增量式渲染新增的组态；此外更新场景信息。

面向电站的轻量级WebSIS系统的轻量化处理模块主要包括：在组态管理中使用基于组态语义和几何查重的轻量化处理方法来对沉重的电气电站三维场景模型进行轻量化处理，从而渐进式地将其传输到网页端，再对其进行在线解析与实例化渲染、缓存(支持大规模WebSIS场景在线渲染)，使三维SIS系统可以在线调用轻量化后的SIS组态数据，并将SIS组态数据轻量化地渲染至场景中。首先基于兴趣度来寻找三维SIS组态场景中的最优初始视点并渲染初始可见场景，然后再使用渐进式加载与渲染其余当前可视增量场景，直至将场景全部加载与渲染完毕，期间在线与实体建立连接并实现实时监控数据的显示。

将用户数据上传至数据服务器存储并发送至轻量化服务器，轻量化服务器轻量化处理上传的RVM、PRT、STP等格式的文件，由于不同用户使用的软件的不同导致所导出的文件格式和内容均会有所区别，这些格式的文件通常都保留很多软件操作步骤或是层次结构等操作和语义信息，对于组件或场景的显示而言并无用处，故将其上传到轻量化引擎后使用引擎对其进行格式和内容的识别，使用语义引导驱动为辅、几何为主的轻量化处理方法进行轻量化处理，只保留渲染所需要的信息并去除重复的冗余信息来达到轻量化处理目的。

将轻量化处理后的组件导出生成新的组件，该组件相比较于原有组件去除了冗余的重复信息，对仅仅只有位置不同的组件只保留一个组件的信息，剩余的基于此组件进行矩阵变化得到实现组态重用，然后再按照一定规则对其进行了分类，再将新的组件转化为gltf、glb等轻量化的网页支持的格式文件存储在数据服务器并渲染至三维场景。

组态编辑对组态数据进行编辑和适应性处理，将不同组态进行拼接合并为一个新组态，为其添加与实体相对应的测点信息和与物理世界相对应的逻辑属性，再使用增量式渲染新可见的三维组件集合，并将其更新至当前正在渲染的三维场景之中。根据不同用户操作对相应组件进行同步可视化位置、大小和绑定测点信息的变化，使得系统能够根据用户操作而实时更新系统的组态信息显示。

组态编辑对组态进行编辑(平移、旋转、放缩、属性修改)，也可将若干不同组态进行拼接合并为一个新组态，还为其添加与实体对应的测点信息和与物理世界对应的逻辑属性，再使用轻量级增量式渲染将新可见的组件集合更新渲染至三维场景之中，具体包括：

新生成的组件是一个单独的物体，并未与场景和其他组件建立联系，而要真正应用在场景中需要为其添加逻辑属性，或将其和其他单体合并后作为一个整体添加逻辑属性，或是为其添加测点，在该组件被添加进场景之后，由于测点接口的存在，使得实体上的一些测量信息可以通过该接口在系统上实时显示出来，使得其能够与实体建立联系达到实时监控的目的。

在三维场景中基于兴趣度寻找最优初始界面渲染场景，再使用渐进式加载将场景全部加载完毕并与实体建立连接实现实时监控，具体包括：将添加了逻辑属性后的组件渲染至三维场景，即电站工厂场景之中，根据组件的逻辑属性和测点信息将其与实体组件对应起来，将实体组件上传感器所测量和监控的数值如温度、压力等等信息实时反馈至系统并可视化显示在网页中对应的组件上，同时对不同的组件针对其类型和场景添加不同的效果，比如对通风管道组件添加气体流动效果，为流体管道添加流体流动效果等等。在用户界面基于兴趣度寻找最优的初始化角度来渲染界面，使得用户能够在初始界面看到最多的信息和最重要的信息，同时对于不在用户视角范围内的组态在第一时间不予渲染，待初始界面渲染完毕再在后台渲染，降低用户等待时间，提升用户体验。

根据不同用户操作对相应组件进行同步可视化位置、大小和绑定测点信息的变化，使得系统能够根据用户操作实时更新系统，具体包括：利用transformcontrol等控件来进行组件缩放、角度、平移等操作，利用测点信息接口来实现测点信息与实体的绑定、解绑、改绑或更改位置等操作，同时利用三维可视化界面实现过程可视化，在操作完成之后再在后台同步更新计算相关信息并存入数据库，保证用户操作和系统信息的正确性和一致性。

面向电站的轻量级WebSIS系统作为电站整体监控系统的一部分，其依赖的后台服务主要运行于不同配置的硬件服务器环境中，作为数据存储以及前端应用运行的基础系统，同时也包含三维数据的轻量化服务。此外，还建设了管理系统作为管理与运维人员与资源、硬件交互的入口系统，主要用来进行数据的管理与维护、运行状态的监控与汇总、应用的管理与运维等。而本面向电站的轻量级WebSIS系统作为前端应用，是电站整体监控系统与用户之间的可视化交互平台，主要包括组态编辑子系统与三维可视化子系统；两者之间相互依赖、互相支撑。从而，面向电站的轻量级WebSIS系统通过执行本实施例的上述方法，实现了对于电站工厂的三维目标场景的快速、灵活的渲染，以提供给用户良好的使用体验，并达到了可靠的监控效果。

本实施例的三维场景生成方法通过对原始组态数据进行轻量化处理以及多种方式的编辑、渲染处理，在生成三维目标场景的过程中大大降低了所需占用的资源，提高了三维场景生成的效率，能够集成不同的原始数据于同一目标场景中，实时监控设备的运行状态，实现了系统的普适性和实时性，在配制较低的设备上也能够流畅运行，降低了对设备的要求，提升了管理人员和用户的体验。同时实现了对设备的实时监控，改善了工作人员的工作条件。

实施例2

参见图5所示，本实施例具体提供了一种三维场景生成系统，包括：

轻量化处理模块1，用于对第一组态数据进行轻量化处理，以获得第二组态数据；

组件生成模块2，用于基于第二组态数据生成组件集，组件集包括至少一个组件；

渲染模块3，用于基于组件集对目标场景进行渲染。

本实施例的三维场景生成系统仍然结合电站工厂的目标场景对各步骤予以描述，当然其应用范围包括但不限于该种场景，且本实施例中的组态数据均为三维组态数据，目标场景为三维场景。由于本实施例的实现原理与实施例1类似，因此涉及基于上述原理的相关实现过程均不再赘述。

轻量化处理模块1对于不同来源的第一组态数据进行轻量化处理，第一组态数据通常是用户各自上传的本地文件，也可以是服务端的存量文件。

组件生成模块2获得第二组态数据，步骤S2对第二组态数据进行组态管理编辑处理，从而生成包含若干组件的组件集。

渲染模块3将组件集中的组件渲染至目标场景，从而实现三维场景生成。

作为较佳的实施方式，轻量化处理模块1包括：

文件格式获取单元，用于获取第一组态数据对应的文件格式信息；

预处理单元，用于根据文件格式信息对第一组态数据进行预处理；

去重单元，用于对预处理后的第一组态数据进行去重处理，以删除第一组态数据中的冗余信息。

轻量化处理模块1对组态数据进行轻量化处理，以用户数据上传至数据服务器的数据为例，由于不同用户使用的软件的不同导致所导出的文件格式和内容均会有所区别，如可能包括RVM、PRT、STP等格式的文件，这些格式的文件通常都保留很多软件操作步骤、层次结构等由于操作和语义造成的冗余信息。因此，可根据其文件格式信息进行分类识别，解析数据导出为预设的三维模型格式文件，实现数据比对、数据清洗的预处理工作，删去一些版本号之类的冗余信息。

作为一种可选的实施方式，去重单元包括：

语义分析子单元，用于对预处理后的第一组态数据进行语义分析，以获取语义分析结果；

第一删除子单元，用于根据第一预设规则，提取语义分析结果中的冗余信息并删除；

作为另一种可选的实施方式，去重单元包括：

空间数据子单元，用于获取预处理后的第一组态数据中的空间数据；

第二删除子单元，用于根据第二预设规则，删除空间数据中的冗余信息。

本实施方式通过对文件进行结构和语义分析，保留渲染所需信息，将组态信息进行分类归置，并去除其他无关信息。具体地，语义引导分析可以采用文字识别、语义分析、清洗模板等进行综合处理，以针对组态数据中的文字信息进行数据比对、清洗使其规则化。

几何轻量化处理则对仅只有位置不同的组件只保留一个组件的信息，剩余的基于此组件进行矩阵变化得到实现组态重用。即针对同样的几何物体只保存一份几何数据，通过在渲染管线中分别绘制若干次，且每次应用不同的几何变化和材质信息得到在同一帧多个类似几何物体的渲染效果。如对于某电气设备，只保留一份该电气设备的组态数据而采用绘制多编，每一遍把该电气设备放在不同位置，从而大大节约了内存和处理器的计算开销。将轻量化处理后的组件导出生成新的组件，该组件相比较于原有组件去除了冗余的重复信息。

作为较佳的实施方式，组件生成模块2还包括：

文件压缩单元，用于将组件集中的组件进行文件格式压缩处理，以生成能够加载于网页的文件格式。

对于生成的组件，可以按照一定规则对其进行分类，再将分类后的新组件转化为gltf、glb等轻量化的网页支持的格式文件存储在数据服务器并渲染至三维场景。通过本实施例的无损压缩处理，能够进一步在传输过程中减小资源消耗，支持网页格式的上述文件也能使更多处理性能并不高的电子设备运行本方法，增加了本方法的兼容度和普适性。

作为较佳的实施方式，组件生成模块2还包括：

合并单元，用于将第二组态数据中的若干组态合并为至少一个新组态，以生成第三组态数据；

第一更新单元，用于根据第三组态数据更新组件集。

本实施例中，根据需要可以将第二组态数据中的若干组态进行合并组合，甚至是进行多次拼接，从而形成新的组态，并据此形成更新的组件集，以将合并生成后的新的组件加载至目标场景中进行渲染。例如，可以根据用户自定义的需求将若干排水管道进行合并。

作为较佳的实施方式，组件生成模块2还包括：

第一编辑单元，用于对第二组态数据进行组态编辑处理以得到第四组态数据，其中，组态编辑处理包括但不限于平移、旋转、缩放、属性修改等处理方式；

第二更新单元，用于根据第四组态数据更新组件集。

本实施方式是对于第二组态数据的编辑和适应性处理，即针对组态数据的空间结构属性，进行旋转、平移、放缩等操作，以及针对组态对应的属性和参数信息进行编辑，例如尺寸、定位点、呈现角度等。并根据编辑后的第四组态数据更新组件集，从而改变原先的三维场景渲染效果。

作为较佳的实施方式，组件生成模块2还包括：

第二编辑单元，用于编辑第二组态数据的测点信息和逻辑属性，以得到第五组态数据；第三更新单元，用于根据第五组态数据更新组件集。测点信息用于表征目标场景中的实体组件对应的测量信息；逻辑属性用于表征目标场景中不同的组件之间的逻辑关联关系。

由于新生成的组件是独立的，并未与场景和其他组件建立联系。因此，需要为其添加逻辑属性，或和其他组件合并后作为一个整体添加逻辑属性，从而将其和场景关联起来。

同样的，新生成的组件和外部信息是隔绝的，需要为其添加测点，这样在该组件被添加进场景之后，由于测点接口的存在使得与该组件对应的实体组件，例如温控设备上的一些温度等测量信息可以通过该接口予以反馈，并最终在系统上实时显示出来，这样本实施方式就通过上述方式与实体组件建立了联系，从而达到了获取外部信息的目的，可以进行实时监控等操作，拓展了应用范围，大大增加了本方法的实用性。

作为较佳的实施方式，组件生成模块2还包括：第三编辑模块，用于基于测点信息接口，采用预设指令调整测点信息与实体组件之间的关联信息；关联信息包括但不限于绑定信息、解绑信息和修改绑定信息等。第四更新单元，用于根据所述第六组态数据更新所述组件集。

例如在电站工厂场景之中，根据组件的逻辑属性和测点信息将其与实体组件对应起来，将实体组件上传感器所测量和监控的数值如温度、压力等等信息实时反馈至系统并可视化显示在网页中对应的组件上，同时对不同的组件针对其类型和场景添加不同的效果，比如对通风管道组件添加气体流动效果，为流体管道添加流体流动效果等等。

作为较佳的实施方式，渲染模块3包括：

参数信息子单元，用于获取目标场景的参数信息；

组件划分子单元，用于根据参数信息将组件集中的组件分为可见组件和不可见组件；

组件渲染子单元，用于将可见组件渲染至所述目标场景。

本实施方式针对三维场景的应用维度进行设计，即针对运维管理等需求，目标场景的初始界面以及后续某一节点时的中间界面是可以由用户进行定义，或基于兴趣度或其他方式自动确定的。参数信息包括但不限于视角高度和角度，即使得用户能够在上述初始界面、中间界面的看到最多的信息，或最重要的信息，或想到看的信息。基于此，将组件集中划分为可见组件，在第一时间渲染至目标场景进行呈现，反之对于不在用户视角范围内的组件则作为不可见组件，使其在第一时间不予渲染，待初始界面渲染完毕再进行后台渲染，从而降低用户等待界面呈现的时间，大大提升了用户体验。

本实施方式根据不同用户操作对相应组件进行同步可视化位置、大小和绑定测点信息的变化，使得系统能够根据用户操作实时更新系统。例如，可以利用测点信息接口来实现测点信息与实体的绑定、解绑、改绑或更改位置等操作，如将某用于显示实时温度的组件和多个实体的测温组件进行绑定，从而将从多个测温组件处获取的温度信息进行实时展示。当然，根据实际的使用需求，还可以进行解除绑定、更改绑定等操作。同时，将同步更新得到的信息并存入数据库，保证用户操作和系统信息的正确性和一致性。

本实施例的三维场景生成系统通过对原始组态数据进行轻量化处理以及多种方式的编辑、渲染处理，在生成三维目标场景的过程中大大降低了所需占用的资源，提高了三维场景生成的效率，能够集成不同的原始数据于同一目标场景中，实时监控设备的运行状态，实现了系统的普适性和实时性，在配制较低的设备上也能够流畅运行，降低了对设备的要求，提升了管理人员和用户的体验。同时实现了对设备的实时监控，改善了工作人员的工作条件。

实施例3

图6为本发明实施例3提供的一种电子设备的结构示意图。电子设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现实施例1中的三维场景生成方法。图6显示的电子设备30仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图6所示，电子设备30可以以通用计算设备的形式表现，例如其可以为服务器设备。电子设备30的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理器31、上述至少一个存储器32、连接不同系统组件(包括存储器32和处理器31)的总线33。

总线33包括数据总线、地址总线和控制总线。

存储器32可以包括易失性存储器，例如随机存取存储器(RAM)321和/或高速缓存存储器322，还可以进一步包括只读存储器(ROM)323。

存储器32还可以包括具有一组(至少一个)程序模块324的程序/实用工具325，这样的程序模块324包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

处理器31通过运行存储在存储器32中的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如本发明实施例1中的三维场景生成方法。

电子设备30也可以与一个或多个外部设备34(例如键盘、指向设备等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口35进行。并且，模型生成的设备30还可以通过网络适配器36与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图6所示，网络适配器36通过总线33与模型生成的设备30的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合模型生成的设备30使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、RAID(磁盘阵列)系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了电子设备的若干单元/模块或子单元/模块，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多单元/模块的特征和功能可以在一个单元/模块中具体化。反之，上文描述的一个单元/模块的特征和功能可以进一步划分为由多个单元/模块来具体化。

实施例4

本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现实施例1中的三维场景生成方法中的步骤。

其中，可读存储介质可以采用的更具体可以包括但不限于：便携式盘、硬盘、随机存取存储器、只读存储器、可擦拭可编程只读存储器、光存储器件、磁存储器件或上述的任意合适的组合。

在可能的实施方式中，本发明还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在终端设备上运行时，程序代码用于使终端设备执行实现实施例1中的三维场景生成方法中的步骤。

其中，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明的程序代码，程序代码可以完全地在用户设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户设备上部分在远程设备上执行或完全在远程设备上执行。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种三维场景生成方法，其特征在于，包括如下步骤：

对第一组态数据进行轻量化处理，以获得第二组态数据；

基于所述第二组态数据生成组件集，所述组件集包括至少一个组件；

基于所述组件集对目标场景进行渲染。

2.如权利要求1所述的三维场景生成方法，其特征在于，所述对第一组态数据进行轻量化处理的步骤包括：

获取所述第一组态数据对应的文件格式信息；

根据所述文件格式信息对所述第一组态数据进行预处理；

对预处理后的所述第一组态数据进行去重处理，以删除所述第一组态数据中的冗余信息。

3.如权利要求2所述的三维场景生成方法，其特征在于，所述对预处理后的所述第一组态数据进行去重处理，以删除所述第一组态数据中的冗余信息的步骤包括：

对预处理后的所述第一组态数据进行语义分析，以获取语义分析结果；

根据第一预设规则，提取所述语义分析结果中的冗余信息并删除；

和/或，

获取预处理后的所述第一组态数据中的空间数据；

根据第二预设规则，删除所述空间数据中的冗余信息。

4.如权利要求1所述的三维场景生成方法，其特征在于，所述基于所述第二组态数据生成组件集的步骤之后还包括：

将所述组件集中的组件进行文件格式压缩处理，以生成能够加载于网页的文件格式。

5.如权利要求1所述的三维场景生成方法，其特征在于，所述基于所述第二组态数据生成组件集的步骤包括：

将所述第二组态数据中的若干组态合并为至少一个新组态，以生成第三组态数据；

根据所述第三组态数据更新所述组件集。

6.如权利要求1所述的三维场景渲染方法，其特征在于，所述基于所述第二组态数据生成组件集的步骤包括：

对所述第二组态数据进行组态编辑处理以得到第四组态数据，其中，组态编辑处理包括平移、旋转、缩放、属性修改中至少一种处理方式；

根据所述第四组态数据更新所述组件集。

7.如权利要求1所述的三维场景生成方法，其特征在于，所述基于所述第二组态数据生成组件集的步骤还包括：

编辑所述第二组态数据的测点信息和逻辑属性，以得到第五组态数据；

根据所述第五组态数据更新所述组件集；

所述测点信息用于表征所述目标场景中的实体组件对应的测量信息；所述逻辑属性用于表征所述目标场景中不同的组件之间的逻辑关联关系。

8.如权利要求7所述的三维场景生成方法，其特征在于，所述基于所述第二组态数据生成组件集的步骤还包括：

基于测点信息接口，采用预设指令调整所述测点信息与所述实体组件之间的关联信息，以得到第六组态数据；所述关联信息包括绑定信息、解绑信息和修改绑定信息中的至少一种；

根据所述第六组态数据更新所述组件集。

9.如权利要求1所述的三维场景生成方法，其特征在于，所述基于所述组件集对目标场景进行渲染的步骤包括：

获取所述目标场景的参数信息；

根据所述参数信息将所述组件集中的组件分为可见组件和不可见组件；

将所述可见组件渲染至所述目标场景。

10.一种三维场景生成系统，其特征在于，包括：

轻量化处理模块，用于对第一组态数据进行轻量化处理，以获得第二组态数据；

组件生成模块，用于基于所述第二组态数据生成组件集，所述组件集包括至少一个组件；

渲染模块，用于基于所述组件集对目标场景进行渲染。

11.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-9中任一项所述的三维场景生成方法。

12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，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1-9中任一项所述的三维场景生成方法。

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