CN115033546A - 数字模型通用格式、转换方法、系统、终端及存储介质 - Google Patents

数字模型通用格式、转换方法、系统、终端及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及数字模型通用格式、转换方法、系统、终端及存储介质，在Protobuf协议上定义数字模型通用格式，数字模型通用格式包括实体类型：二维图形实体、三维模型实体、通用几何实体和功能性实体；实例化模型由二维图形实体和三维模型实体构成，并可以分别指定；实例化模型的二维图形实体和三维模型实体的几何变换是同步操作；参数化模型由通用几何实体构成；应用本申请的转换方法，能够解决三维模型及场景在不同应用软件之间数据互通的瓶颈问题，适合网络传输，支持跨平台多语言，序列化和反序列化数据处理速度快，同时还具有较佳的向后兼容性以及扩展性。

Description

数字模型通用格式、转换方法、系统、终端及存储介质
技术领域
本发明涉及数字模型技术领域，更具体地说，涉及一种数字模型通用格式、转换方法、系统、终端及存储介质。
背景技术
要实现数字模型在不同的软件平台上存储、共享和显示，目前技术都是通过特定格式的转换工具来实现，存在的主要问题是，由于数字模型格式不统一，用户或厂商需要对不同格式进行适配，而且在格式转换的时候常常存在数据损失的问题，目前的数字模型格式在数据压缩、系列化、反系列化方面的效率还有提升空间。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种数字模型通用格式，还提供了一种数字模型通用格式转换方法、一种数字模型通用格式系统、一种终端及一种存储介质。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
构造一种数字模型通用格式，其中，所述数字模型通用格式包括在Protobuf协议上定义模型的二维图形实体、三维模型实体、通用几何实体、以及功能性实体，每一实体类型均定义有一个或多个实体，实例化模型由二维图形实体和三维模型实体构成，可以分别指定。参数化模型由通用几何实体构成，通过参数设定的方式指定该实体在不同软件中的表达方式。
本发明所述的数字模型通用格式，其中，模型的二维和三维表达同时存在于通用格式的定义中；
所述二维图形实体包括：
线、圆、弧形、椭圆、多段线、样条曲线、块引用、文本和标注中一种或多种，二维图形实体实体描述了实体在二维空间的表达。
本发明所述的数字模型通用格式，其中，所述三维模型实体包括：
位置、法线、顶点、UV、环、点、边线、面、三角多段线、材质和纹理中一种或多种，三维模型实体型的实体描述了实体在三维空间的表达。
实例化模型的二维图形实体与三维模型实体之间的关系是绑定关系，可以分别指定模型的二维图形实体和三维模型实体；
模型的二维图形实体和三维模型实体的几何变换是同步操作；
对二维图形实体进行位移、缩放、以及旋转，对应的三维模型实体也自动进行相同的位移、缩放、以及旋转。
对三维模型实体进行位移、缩放、以及旋转，对应的二维图形实体也自动进行相同的位移、缩放、以及旋转
本发明所述的数字模型通用格式，其中，所述通用几何实体包括：
门、窗、通用墙体和通用管道中一种或多种，通用几何实体定义了几何体的参数，其在二维空间和三维空间的表达由相应的软件进行解释。
本发明所述的数字模型通用格式，其中，所述功能性实体包括：
层、场景、相机位置、群组、组件实例、组件定义和模型文档中一种或多种，功能性实体定义了各实体类型的组织形式。
一种数字模型通用格式转换方法，应用如上述的数字模型通用格式，其实现方法如下：
按照数字模型通用格式中实体类型分类确定待转换模型的实体类型或者待转换模型中包含的实体类型；
按照数字模型通用格式中实体类型的实体定义将待转换模型中各实体进行分类；
依据格式定义，将分类后的实体全部按照设定解析转换规则转化为数字模型通用格式的实体；
依据全部转换后数字模型通用格式实体生成Protobuf文件。
本发明所述的数字模型通用格式转换方法，其中，所述方法还包括：
按照数字模型通用格式中实体类型分类确定待生成模型类型的实体类型或者待生成模型类型中包含的实体类型；
按照数字模型通用格式中实体类型的实体定义获取待生成模型的实体；
依据数字模型通用格式定义，按照设定解析转换规则将选定的Protobuf文件中各实体对应转换为待生成模型中的实体；
依据全部转换后的实体生成待生成模型文件。
一种数字模型通用格式转换系统，应用于如上述的数字模型通用格式转换方法，其中，包括格式转换单元；
所述格式转换单元，用于按照数字模型通用格式中实体类型分类确定待转换模型的实体类型或者待转换模型中包含的实体类型；按照数字模型通用格式中实体类型的实体定义将待转换模型中各实体进行分类；依据格式定义，将分类后的实体全部按照设定解析转换规则转化为数字模型通用格式的实体；依据全部转换后数字模型通用格式实体生成Protobuf文件。
本发明所述的数字模型通用格式转换系统，其中，所述格式转换单元，还用于按照数字模型通用格式中实体类型分类确定待生成模型类型的实体类型或者待生成模型类型中包含的实体类型；按照数字模型通用格式中实体类型的实体定义获取待生成模型的实体；依据数字模型通用格式定义，按照设定解析转换规则将选定的Protobuf文件中各实体对应转换为待生成模型中的实体；依据全部转换后的实体生成待生成模型文件。
一种数字模型通用格式转换终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述方法的步骤。
本发明的有益效果在于：应用本申请的方式方法，采用的基于Protobuf协议定义的数字模型通用格式是一种能够表示三维模型、二维图形、材质以及其他相关信息的统一的格式，能够解决三维模型及场景在不同应用软件之间数据互通的瓶颈问题，此外，应用该种数字模型通用格式，文件大小远小于Json和XML格式，适合网络传输，且支持跨平台多语言，序列化、反序列化速度快，处理速度要优于常用的Json以及XML格式，同时还具有较佳的向后兼容性以及扩展性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：
图1是本发明较佳实施例的数字模型通用格式转换方法待转换模型文件转数字模型通用格式文件流程图；
图2是本发明较佳实施例的数字模型通用格式转换方法数字模型通用格式文件转待生成模型文件流程图；
图3是本发明较佳实施例的数字模型通用格式转换方法待转换模型文件转数字模型通用格式文件逻辑示意图；
图4是本发明较佳实施例的数字模型通用格式转换系统原理框图。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明较佳实施例的数字模型通用格式，采用在Protobuf协议上定义模型的二维图形实体、三维模型实体、通用几何实体、以及功能性实体，每一实体类型均定义有一个或多个实体。
其中，二维图形实体和三维模型实体用于描述实例化模型。当一个实例化模型转换为通用格式模型时，同时生成该模型的二维图形实体和三维模型实体。二维图形实体是模型的二维空间实例化表达方式，三维模型实体是模型的三维空间实例化表达。
实例化模型的二维和三维实体可以是自动生成，也可以由用户指定。例如，用户在SketchUp中把一个沙发家具模型转换成通用模型格式，生成了三维模型实体，同时系统自动生成对应的二维图形实体，用户也可以用另外的二维图形实体替换系统自动生成的二维图形实体。
模型的二维图形实体和三维模型实体是绑定关系，用户对实例化模型的二维图形实体进行的几何变换(位移、旋转、缩放)操作，该模型的三维模型实体同步进行相同的变换。同样，用户对实例化模型的三维模型实体进行的几何变换(位移、旋转、缩放)操作，该模型的二维图形实体同步进行相同的变换。
通用几何体是参数化模型。参数化模型没有二维图形实体或三维模型实体，而是通过参数设定的方式指定该实体在不同软件中的表达方式；
本申请的数字模型通用格式，采用Protobuf二进制存储方式；Protobuf(ProtocolBuffers)是一种语言及平台中立、可扩展、轻量级、高效序列化/反序列化的数据格式，它的设计非常适用于在网络通讯中的数据载体，适合于做数据存储或RPC数据交换格式，它序列化出来的数据量少再加上以“键值对”的方式来存储数据，对消息的版本兼容性非常强，可用于通讯协议、数据存储等领域。
采用的基于Protobuf协议定义的数字模型通用格式是一种能够表示三维模型、二维图形、材质以及其他相关信息的统一的格式，能够解决三维模型及场景在不同应用软件之间数据互通的瓶颈问题，此外，应用该种数字模型通用格式，文件大小远小于Json和XML格式，适合网络传输，且支持跨平台多语言，序列化、反序列化速度快，处理速度要优于常用的Json以及XML格式，同时还具有较佳的向后兼容性以及扩展性。
其中，二维图形实体包括：
线(Line)；
圆(Circle)；
弧线(Arc)；
椭圆(Ellipse)；
多段线(Polyline)；
样条曲线(Spline)；
块引用(BlockReference)；
文本(DBText)；
标注(AlignedDimension和RotatedDimension)；
二维图形实体定义了数据的二维格式，与AutoCAD中对象相对应，因此，AutoCAD的图形可以直接转为对应的二维图形格式，在三维软件中，二维图形实体数据的显示由应用程序决定，例如，在SketchUp中通常将圆转换为多段线，段数由应用程序指定。
其中，三维模型实体包括：
位置(Position和Positionxyz)；
法线(Normal)；
顶点(Vertice)；
UV；
环(Loop)；
点(Point)；
边线(Edge)；
面(Face)；
三角多段线(TrianglePolygon)；
材质(Material)；
纹理(Texture)；
每一个三维模型由一个数字模型格式的实例来描述，每个三维模型的实例由上述实体构成。
其中，通用几何实体包括：
门(WWDoor)；
窗(WWWindow)；
通用墙体(WWZWall)；
通用管道(Tube)；通用几何实体通过参数来定义模型，在客户端(AutoCAD、SketchUp、网页)由客户端软件进行解释、呈现。例如，在AutoCAD中，通用墙体被转成AutoCAD的对象(多段线、弧线、圆、椭圆等)，在SketchUp中通用几何实体被转成具有高度和底高的三维模型。
其中，功能性实体包括：
层(Layer)；
场景(Page)；
相机位置(Camera)；
群组(Group)；
组件实例(ComponentInstance)；
组件定义(ComponentDefinition)；
模型文档(WWDocument)。
数字模型格式定义如下表所示：
Figure BDA0003715610150000081
Figure BDA0003715610150000091
Figure BDA0003715610150000101
Figure BDA0003715610150000111
Figure BDA0003715610150000121
应用如上述的数字模型通用格式，如图1所示，进行数字模型通用格式转换方法如下：
S01：按照数字模型通用格式中实体类型分类确定待转换模型的实体类型或者待转换模型中包含的实体类型；
S02：按照数字模型通用格式中实体类型的实体定义将待转换模型中各实体进行分类；
S03：依据格式定义，将分类后的实体全部按照设定解析转换规则转化为数字模型通用格式的实体；
S04：依据全部转换后数字模型通用格式实体生成Protobuf文件。
以SketchUp模型到数字模型格式的转换说明如下：
用户选定要转换、上传的模型组件，遍历模型组件中的实体，逐个解析，生成模型相应的通用格式实体，具体流程见图3；
采用的转换规则是：
对于SketchUp的面(Face)实体，获取该面的全部三角网格(mesh)，提取网格的全部点，生成通用格式的顶点。
遍历三角网格，生成通用格式的三角多段线。
SketchUp的边线(Edge)实体转换为通用格式的线(Line)。
SketchUp的群组(Group)实体转换为通用格式的群组(Group)。
SketchUp的组件实例(ComponentInstance)实体，创建对应的通用格式的组件实例实体，把转换矩阵的单位从英寸转换成米。如果通用格式的组件实例的组件定义已经存在，则该组件实例实体的属性definition为该组件定义的entityID。如果通用格式的组件实例的组件定义不存在，则创建新的组件定义。最后导出SketchUp组件实例的材质，将材质的entityID作为通用格式的组件实例属性materialID的值。
通用格式的组件定义的生成方法是，遍历SketchUp的组件定义的实体，每个实体的转换方式同上。
SketchUp组件定义的属性记录在通用格式的组件定义的attribute中，包括价格、尺寸、URL等。
模型转换完成后，生成二进制格式的数字模型格式文件，压缩之后，上传至云端存储；
方法还包括：
S11：按照数字模型通用格式中实体类型分类确定待生成模型类型的实体类型或者待生成模型类型中包含的实体类型；
S12：按照数字模型通用格式中实体类型的实体定义获取待生成模型的实体；
S13：依据数字模型通用格式定义，按照设定解析转换规则将选定的Protobuf文件中各实体对应转换为待生成模型中的实体；
S14：依据全部转换后的实体生成待生成模型文件。
应用本申请的方式方法，采用的基于Protobuf协议定义的数字模型通用格式是一种能够表示三维模型、二维图形、材质以及其他相关信息的统一的格式，能够解决三维模型及场景在不同应用软件之间数据互通的瓶颈问题，此外，应用该种数字模型格式，文件大小远小于Json和XML格式，适合网络传输，且支持跨平台多语言，序列化、反序列化速度快，处理速度要优于常用的Json以及XML格式，同时还具有较佳的向后兼容性以及扩展性
通过该种方式，可以将Protobuf文件来转换为模型文件，进而完成不同格式之间文件的互换；
SketchUp场景到数字模型通用格式的转换
数字模型通用格式不但可以表达单个模型，而且可以表达场景。当数字模型通用格式用于表示一个场景时，SketchUp场景中的模型就表示为通用格式的一个组件实例。场景的处理过程与模型的处理过程一样。
下面描述如何将一个SketchUp场景转换为数字模型通用格式的场景文档(以下简称“场景文档”)；
SketchUp中的线段转换为场景文档的实体线(Line)；
SketchUp中的面转换为场景文档的实体面(Face)；
SketchUp中的组件转换为场景文档的组件实例，但是该实例没有组件定义(definition为空)，该实例具有属性productionID，该属性的值为模型文档的entityID；SketchUp组件实例的矩阵进行单位转换后(从英寸转换成米)，保存为场景文档组件实例的矩阵。Sketchup组件实例的材质保存为场景文档组件实例的材质；
SketchUp中的群组转换为场景文档的群组，并创建场景文档的组件定义；
SketchUp中群组对应的定义转换为场景文档的组件定义；
一种数字模型通用格式转换系统，应用于如上述的数字模型通用格式转换方法，如图4所示，包括格式转换单元100；
格式转换单元100，用于按照数字模型通用格式中实体类型分类确定待转换模型的实体类型或者待转换模型中包含的实体类型；按照数字模型通用格式中实体类型的实体定义将待转换模型中各实体进行分类；依据格式定义，将分类后的实体全部按照设定解析转换规则转化为数字模型通用格式的实体；依据全部转换后数字模型通用格式实体生成Protobuf文件；
由于数据格式的优化，采用本申请数字模型格式存储的模型比常见的三维模型格式数据量更小，传输耗费的时间更少，同时由于Protobuf预编译的特点，系列化及反系列化的速度很快，使得三维模型呈现更加迅速；
格式转换单元，还用于按照数字模型通用格式中实体类型分类确定待生成模型类型的实体类型或者待生成模型类型中包含的实体类型；按照数字模型通用格式中实体类型的实体定义获取待生成模型的实体；依据数字模型通用格式定义，按照设定解析转换规则将选定的Protobuf文件中各实体对应转换为待生成模型中的实体；依据全部转换后的实体生成待生成模型文件。
一种数字模型通用格式转换终端，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，其中，处理器执行计算机程序时实现如上述方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，其中，计算机程序被处理器执行时实现如上述方法的步骤。
本发明实施例的计算机可读存储介质可以包括能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质，例如，ROM/RAM、磁盘、光盘、闪存等存储器。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种数字模型通用格式，其特征在于，所述数字模型通用格式包括在Protobuf协议上定义模型的二维图形实体、三维模型实体、通用几何实体、以及功能性实体，每一实体类型均定义有一个或多个实体；实例化模型由二维图形实体和三维模型实体构成，可以分别指定；参数化模型由通用几何实体构成，通过参数设定的方式指定该实体在不同软件中的表达方式。
2.根据权利要求1所述的数字模型通用格式，其特征在于，模型的二维和三维表达同时存在于通用格式的定义中；
所述二维图形实体包括：
线、圆、弧形、椭圆、多段线、样条曲线、块引用、文本和标注中一种或多种，二维图形实体描述了实体在二维空间的表达；
所述三维模型实体包括：
位置、法线、顶点、UV、环、点、边线、面、三角多段线、材质和纹理中一种或多种，三维模型实体型的实体描述了实体在三维空间的表达。
3.根据权利要求2所述的数字模型通用格式，其特征在于，实例化模型的二维图形实体与三维模型实体之间的关系是绑定关系，可以分别指定模型的二维图形实体和三维模型实体。
4.根据权利要求2所述的数字模型通用格式，其特征在于，模型的二维图形实体和三维模型实体的几何变换是同步操作；
对二维图形实体进行位移、缩放、以及旋转，对应的三维模型实体也自动进行相同的位移、缩放、以及旋转；
对三维模型实体进行位移、缩放、以及旋转，对应的二维图形实体也自动进行相同的位移、缩放、以及旋转。
5.根据权利要求1所述的数字模型通用格式，其特征在于，所述通用几何实体包括：
门、窗、通用墙体和通用管道中一种或多种，通用几何实体定义了几何体的参数，其在二维空间和三维空间的表达由相应的软件进行解释。
6.根据权利要求1所述的数字模型通用格式，其特征在于，所述功能性实体包括：
层、场景、相机位置、群组、组件实例、组件定义和模型文档中一种或多种，功能性实体定义了各实体类型的组织形式。
7.一种数字模型通用格式转换方法，应用如权利要求1-6任一所述的数字模型通用格式，其特征在于，实现方法如下：
按照数字模型通用格式中实体类型分类确定待转换模型的实体类型或者待转换模型中包含的实体类型；
按照数字模型通用格式中实体类型的实体定义将待转换模型中各实体进行分类；
依据格式定义，将分类后的实体全部按照设定解析转换规则转化为数字模型通用格式的实体；
依据全部转换后数字模型通用格式实体生成Protobuf文件。
8.根据权利要求7所述的数字模型通用格式转换方法，其特征在于，所述方法还包括：
按照数字模型通用格式中实体类型分类确定待生成模型类型的实体类型或者待生成模型类型中包含的实体类型；
按照数字模型通用格式中实体类型的实体定义获取待生成模型的实体；
依据数字模型通用格式定义，按照设定解析转换规则将选定的Protobuf文件中各实体对应转换为待生成模型中的实体；
依据全部转换后的实体生成待生成模型文件。
9.一种数字模型通用格式转换系统，应用于如权利要求7或8所述的数字模型通用格式转换方法，其特征在于，包括格式转换单元；
所述格式转换单元，用于按照数字模型通用格式中实体类型分类确定待转换模型的实体类型或者待转换模型中包含的实体类型；按照数字模型通用格式中实体类型的实体定义将待转换模型中各实体进行分类；依据格式定义，将分类后的实体全部按照设定解析转换规则转化为数字模型通用格式的实体；依据全部转换后数字模型通用格式实体生成Protobuf文件。
10.根据权利要求9所述的数字模型通用格式转换系统，其特征在于，所述格式转换单元，还用于按照数字模型通用格式中实体类型分类确定待生成模型类型的实体类型或者待生成模型类型中包含的实体类型；按照数字模型通用格式中实体类型的实体定义获取待生成模型的实体；依据数字模型通用格式定义，按照设定解析转换规则将选定的Protobuf文件中各实体对应转换为待生成模型中的实体；依据全部转换后的实体生成待生成模型文件。
11.一种数字模型通用格式转换终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述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如权利要求7至8任一项所述方法的步骤。
12.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求7至8任一项所述方法的步骤。
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