CN115100387A - 基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑方法、设备 - Google Patents

基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑方法、设备 Download PDF

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CN115100387A CN202210806550.7A CN202210806550A CN115100387A CN 115100387 A CN115100387 A CN 115100387A CN 202210806550 A CN202210806550 A CN 202210806550A CN 115100387 A CN115100387 A CN 115100387A
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Abstract

本发明涉及图像建模领域，揭露一种基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑方法、装置、电子设备以及存储介质，所述方法包括：采集物理实体的静态数据和物理实体的平面布局图；构建物理实体的三维孪生模型，根据所述平面布局图，对三维孪生模型进行比例调整；配置调整三维模型的三维坐标系，采集静态数据对应的动态数据；根据静态数据和动态数据对调整三维模型进行三维图形变换；确定动态三维模型的状态转移矩阵，根据状态转移矩阵，对动态三维模型的行为决策有限状态机进行状态关联；根据关联状态机进行动态驱动，得到驱动三维模型；根据驱动三维模型，构建物理实体的三维可视化视图，本发明可以提高基于数字孪生的三维场景可视化编辑的灵活度。

Description

基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑方法、设备
技术领域
本发明涉及图像建模领域，尤其涉及一种基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑方法、装置、电子设备以及存储介质。
背景技术
基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑是指通过构建现实环境的数字三维模型，利用可视化的数字技术对构建的三维模型进行运动控制与运动编辑，间接实现对实际实体的驱动控制，以用于利用电子设备实现对现实环境的远程控制。
目前，在数字孪生的应用方面，研究主要偏向于数据单方向流应用，如对房地产数据进行采集，建立房地产的三维模型，而在建模之后将对模型数据的编辑修改结果往往传输至房地产较为困难；其次通过沙盘模型对在建筑中的房地产实现远程控制往往会出现决策滞后的情况。因此，基于数字孪生的三维场景可视化编辑的灵活度不足。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑方法、装置、电子设备以及存储介质，可以提高基于数字孪生的三维场景可视化编辑的灵活度。
第一方面，本发明提供了一种基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑方法，包括：
获取物理实体，采集所述物理实体的静态数据和所述物理实体的平面布局图；
根据所述静态数据，构建所述物理实体的三维孪生模型，根据所述平面布局图，对所述三维孪生模型进行比例调整，得到调整三维模型；
配置所述调整三维模型的三维坐标系，根据所述三维坐标系，采集所述静态数据对应的动态数据；
根据所述静态数据和所述动态数据对所述调整三维模型进行三维图形变换，得到动态三维模型；
确定所述动态三维模型的状态转移矩阵，根据所述状态转移矩阵，对所述动态三维模型的行为决策有限状态机进行状态关联，得到关联状态机；
根据所述关联状态机，对所述动态三维模型进行动态驱动，得到驱动三维模型；
根据所述驱动三维模型，构建所述物理实体的三维可视化视图。
在第一方面的一种可能实现方式中，所述根据所述静态数据，构建所述物理实体的三维孪生模型，包括：
根据所述静态数据，构建所述物理实体的三维静态模型；
搭建所述三维静态模型的虚拟环境；
在所述虚拟环境中，搭建所述三维静态模型的三维孪生模型。
在第一方面的一种可能实现方式中，所述根据所述静态数据，构建所述物理实体的三维静态模型，包括：
提取所述静态数据中的结构数据，提取所述静态数据中的渲染图样；
根据所述结构数据，构建所述物理实体的物理结构模型；
根据所述渲染图样，对所述物理结构模型进行图样渲染，得到所述物理实体的三维静态模型。
在第一方面的一种可能实现方式中，所述计算所述动态三维模型的状态转移矩阵，包括：
利用下述公式计算所述动态三维模型的行为决策有限状态机：
ω＝{0,1}
Figure BDA0003737966870000021
Figure BDA0003737966870000022
Figure BDA0003737966870000023
其中，M表示所述行为决策有限状态机，O表示所述动态三维模型的状态，δ表示方向移动函数，ω表示预先定义的0,1参数，
Figure BDA0003737966870000024
表述预先定义的0,1参数以及空格符号，L表示左方向移动，R表示右方向移动，H向上移动，W表示向下移动，O0表示所述动态三维模型的起始状态，Oa表示接收状态，qr表示生成状态。
获取所述动态三维模型的模型状态，从所述行为决策有限状态机中提取接收状态；
根据所述接收状态，识别所述模型状态的生成状态；
根据所述接收状态与所述生成状态，确定所述行为决策有限状态机的状态转移矩阵。
在第一方面的一种可能实现方式中，所述根据所述状态转移矩阵，对所述动态三维模型的行为决策有限状态机进行状态关联，得到关联状态机，包括：
在所述状态转移矩阵中识别所述行为决策有限状态机的前后状态；
根据所述前后状态，对所述行为决策有限状态机进行状态关联，得到关联状态机。
在第一方面的一种可能实现方式中，所述根据所述关联状态机，对所述动态三维模型进行动态驱动，得到驱动三维模型，包括：
提取所述动态三维模型中的动作模型与所述关联状态机中的状态；
将所述关联状态机中的状态与所述动作模型进行状态-动作匹配，得到状态-动作匹配结果；
根据所述状态-动作匹配结果与所述关联状态机，对所述动态三维模型进行动态驱动，得到驱动三维模型。
在第一方面的一种可能实现方式中，所述根据所述驱动三维模型，构建所述物理实体的三维可视化视图，包括：
获取所述驱动三维模型对应的物理场景，实时获取所述物理场景的物理数据；
将所述物理数据与所述驱动三维模型进行事件绑定，得到事件绑定模型；
构建所述事件绑定模型的图形用户界面，根据所述图形用户界面，确定所述驱动三维模型的三维可视化视图。
第二方面，本发明提供了一种基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑装置，所述装置包括：
平面布局识别模块，用于获取物理实体，采集所述物理实体的静态数据和所述物理实体的平面布局图；
孪生模型调整模块，用于根据所述静态数据，构建所述物理实体的三维孪生模型，根据所述平面布局图，对所述三维孪生模型进行比例调整，得到调整三维模型；
动态数据采集模块，用于配置所述调整三维模型的三维坐标系，根据所述三维坐标系，采集所述静态数据对应的动态数据；
三维图形变换模块，用于根据所述静态数据和所述动态数据对所述调整三维模型进行三维图形变换，得到动态三维模型；
行为状态关联模块，用于确定所述动态三维模型的状态转移矩阵，根据所述状态转移矩阵，对所述动态三维模型的行为决策有限状态机进行状态关联，得到关联状态机；
模型动态驱动模块，用于根据所述关联状态机，对所述动态三维模型进行动态驱动，得到驱动三维模型；
三维视图构建模块，用于根据所述驱动三维模型，构建所述物理实体的三维可视化视图。
第三方面，本发明提供一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；
其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，以使所述至少一个处理器能够执行如上述第一方面中任意一项所述的基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑方法。
第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，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上述第一方面中任意一项所述的基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑方法。
与现有技术相比，本方案的技术原理及有益效果在于：
本发明实施例首先通过获取物理实体，以用于对实际物体进行模仿，搭建实际物体的虚拟模型，进一步地，本发明实施例通过采集所述物理实体的静态数据，以用于采集实际物体的体型数据，进一步地，本发明实施例通过识别所述物理实体的平面布局图，以用于识别所述物理实体所处的环境与场景，绘制整个场景下的布局图，本发明实施例通过根据所述静态数据，构建所述物理实体的三维静态模型，以用于搭建与所述物理实体等比例尺度的数字模型，实现对实际物体的数字复制，进一步地，本发明实施例通过根据所述平面布局图，对所述三维孪生模型进行比例调整，以用于将所述三维孪生模型调整为与物理实体的场景布局基本相同，本发明实施例通过配置所述调整三维模型的三维坐标系，以用于在所述三维坐标系中可以确定所述调整三维模型的运动方向与运动距离，进一步地，本发明实施例通过根据所述三维坐标系，采集所述静态数据对应的动态数据，以用于获取所述物理实体的运动变换状况，本发明实施例通过根据所述静态数据和所述动态数据对所述调整三维模型进行三维图形变换，得到动态三维模型，以用于在实际场景发生变换时，实时获取场景在原本场景的基础上发生变换的部分，以利用实际物体的变换数据驱动虚拟模型实时发生变换，增加实际物体与虚拟模型之间的交互性，提升对模型可视化编辑的灵活性，进一步地，本发明实施例通过确定所述动态三维模型的状态转移矩阵，以用于确定所述动态三维模型的状态之间的联系，让模型能在房地产数据驱动下进行运动，实现实体虚体之间的动态映射，进一步地，本发明实施例通过根据所述状态转移矩阵，对所述动态三维模型的行为决策有限状态机进行状态关联，得到关联状态机，以用于将所述行为决策有限状态机中的每种状态进行联系，保障后续模型发生变换时可以用按照预先联系好的状态进行状态变换，进一步地，本发明实施例通过根据所述关联状态机，对所述动态三维模型进行动态驱动，得到驱动三维模型，以用于通过在虚拟模型中输入数据实现对实际物体的驱动，提升通过对虚拟模型驱动从而实现对实际物体驱动的灵活度，进一步地本，发明实施例通过根据所述驱动三维模型，构建所述物理实体的三维可视化视图，以用于通过所述三维可视化视图实现对所述物理实体的远程控制。因此，本发明实施例提出的一种基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑方法、装置、电子设备以及存储介质，可以提高基于数字孪生的三维场景可视化编辑的灵活度。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的一种基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例中图1提供的一种基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑方法的其中一个步骤的流程示意图；
图3为本发明一实施例中图1提供的一种基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑方法的另外一个步骤的流程示意图；
图4为本发明一实施例提供的一种基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑装置的模块示意图；
图5为本发明一实施例提供的实现基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑方法的电子设备的内部结构示意图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑方法，所述基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑方法的执行主体包括但不限于服务端、终端等能够被配置为执行本发明实施例提供的该方法的电子设备中的至少一种。换言之，所述基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑方法可以由安装在终端设备或服务端设备的软件或硬件来执行，所述软件可以是区块链平台。所述服务端包括但不限于：单台服务器、服务器集群、云端服务器或云端服务器集群等。所述服务器可以是独立的服务器，也可以是提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务、内容分发网络(Content Delivery Network，CDN)、以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器。
参阅图1所示，是本发明一实施例提供的基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑方法的流程示意图。其中，图1中描述的基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑方法包括：
S1、获取物理实体，采集所述物理实体的静态数据和所述物理实体的平面布局图。
本发明实施例通过获取物理实体，以用于对实际物体进行模仿，搭建实际物体的虚拟模型。其中，所述物理实体是指用于搭建三维模型的参照物。
进一步地，本发明实施例通过采集所述物理实体的静态数据，以用于采集实际物体的体型数据。其中，所述静态数据是指实际物体的体型数据，包括尺寸、结构、材料特征等数据。
本发明的一实施例中，所述采集所述物理实体的静态数据，通过对所述物理实体进行现场勘测实现。
进一步地，本发明实施例通过采集所述物理实体的平面布局图，以用于识别所述物理实体所处的环境与场景，绘制整个场景下的布局图。其中，所述平面布局图是指某一场景下所有物体布置方案的一种简明图解形式，用来表示每个物理实体的相对平面位置，为CAD表现形式，例如建筑工地中的建筑物,构筑物,设施,设备等相对平面位置。
本发明的一实施例中，所述采集所述物理实体的平面布局图，通过摄像头对所述物理场景进行平面图像采集实现。
S2、根据所述静态数据，构建所述物理实体的三维孪生模型，根据所述平面布局图，对所述三维孪生模型进行比例调整，得到调整三维模型。
本发明实施例通过根据所述静态数据，构建所述物理实体的三维静态模型，以用于搭建与所述物理实体等比例尺度的数字模型，实现对实际物体的数字复制。其中，所述三维孪生场景是指与所述物理实体为孪生关系的虚拟场景模型，但表现形式为数字模型，与所述物理实体的物理模型相区分。
本发明的一实施例中，参阅图2所示，所述根据所述静态数据，构建所述物理实体的三维孪生模型，包括：
S201、根据所述静态数据，构建所述物理实体的三维静态模型；
S202、搭建所述三维静态模型的虚拟环境；
S203、在所述虚拟环境中，搭建所述三维静态模型的三维孪生模型。
进一步地，本发明的又一实施例中，所述根据所述静态数据，构建所述物理实体的三维静态模型，包括：提取所述静态数据中的结构数据，提取所述静态数据中的渲染图样；根据所述结构数据，构建所述物理实体的物理结构模型；根据所述渲染图样，对所述物理结构模型进行图样渲染，得到所述物理实体的三维静态模型。
示例性地，在3ds Max平台进行三维建模，同时采集设备纹理图片，利用PS(Photoshop)对纹理图片进行裁剪、抠图等方式处理得到优化后纹理图片，对建模好的模型进行表面贴图渲染得到贴图后的三维模型，对所述物理实体中所有需要建模的设备进行以上操作得到被建模场景的三维模型库。
可选地，所述搭建所述三维静态模型的虚拟环境，通过导入物理场景CAD平面布局图作为沙盘布局的依据，并以CAD为底图，将物理场景地三维模型导入虚拟现实平台中实现。
进一步地，本发明的又一实施例中，参阅图3所示，所述在所述虚拟环境中，搭建所述三维静态模型的三维孪生模型，包括：
S301、在所述虚拟环境中，构建所述三维静态模型的物理属性，得到三维物理模型；
S302、确定所述三维物理模型的模型场景树；
S303、根据所述模型场景树，构建所述三维静态模型的三维孪生模型。
示例性地，对模型添加碰撞体、摩擦力、阻力、重力等物理属性，让其更加真实模拟物理实体；在统一坐标系下对设备进行布局，将构建好的小区建筑、花坛等三维模型导入虚拟现实平台，对三维场景按照区域或者功能的不同进行层次划分，按照场景树的形式来组织模型结构，对于小区房产，按照各个部分功能不同可以将其划分为不同区域区，每个设备根据所属哪个功能区进行相应划分，划分位置关系之后，将构建好的模型在对应的位置进行渲染，从而得到整个场景下所有渲染好的模型。
进一步地，本发明实施例通过根据所述平面布局图，对所述三维孪生模型进行比例调整，以用于将所述三维孪生模型调整为与物理实体的场景布局基本相同。
本发明的一实施例中，所述根据所述平面布局图，对所述三维孪生模型进行比例调整，得到调整三维模型，通过以所述三维坐标系为参考调整所述三维孪生模型位置大小实现。
S3、配置所述调整三维模型的三维坐标系，根据所述三维坐标系，采集所述静态数据对应的动态数据。
本发明实施例通过配置所述调整三维模型的三维坐标系，以用于在所述三维坐标系中可以确定所述调整三维模型的运动方向与运动距离。
本发明的一实施例中，所述配置所述调整三维模型的三维坐标系，通过利用坐标轴实现。可选地，所述坐标轴可以为x轴、y轴、z轴。
进一步地，本发明实施例通过根据所述三维坐标系，采集所述静态数据对应的动态数据，以用于获取所述物理实体的运动变换状况。其中，所述动态数据是指基于所述静态数据的所述物理实体的运动变换状况，例如静态数据为物体A在位置0处，动态数据为物体A从位置0处向上升高10米。
S4、根据所述静态数据和所述动态数据对所述调整三维模型进行三维图形变换，得到动态三维模型。
本发明实施例通过根据所述静态数据和所述动态数据对所述调整三维模型进行三维图形变换，得到动态三维模型，以用于在实际场景发生变换时，实时获取场景在原本场景的基础上发生变换的部分，以利用实际物体的变换数据驱动虚拟模型实时发生变换，增加实际物体与虚拟模型之间的交互性，提升对模型可视化编辑的灵活性。
其中，所述动态数据是指在所述静态数据的基础上，采集到的所述物理实体发生变化之后的数据，例如所述静态数据为花园在房子的正后方10米处，所述动态数据为花园在所述房子的正后方5米处。
本发明的一实施例中，所述根据所述静态数据和所述动态数据对所述调整三维模型进行三维图形变换，得到动态三维模型，包括：识别所述静态数据与所述动态数据之间的动态变换向量；对所述动态变换向量进行变换分类，得到变换类别；根据所述变换类别，构建所述动态变换向量的四维变换矩阵；根据所述四维变换矩阵，对所述调整三维模型进行三维图形变换，得到动态三维模型。
其中，所述动态变换向量是指表示模型变换状况的向量，例如旋转方向向量，表示模型发生旋转方向的变换。其中，所述变换类别包括旋转方向的变换、局部比例的变换、对称变换、透视投影变换、平移变换、整体模型的比例变换。其中，所述四维变换矩阵是指多个变换类别的动态变换向量的组合。
本发明的又一实施例中，所述识别所述静态数据与所述动态数据之间的动态变换向量，通过识别所述静态数据与所述动态数据之间的变迁状态实现。
示例性地，若所述静态数据为位置A处的数据，所述动态数据为所述A的水平左侧10米的数据，则所述变迁状态为静态数据向左移动10米，则可得知，所述动态变换向量为水平方向上的变换比例的向量。
本发明的又一实施例中，利用下述公式对所述动态变换向量进行变换分类，得到变换类别：
Figure BDA0003737966870000101
T2＝(X，Y，Z)T∪(X，Y，Z)
T3＝s(x，y，z)
t＝(T1，T2，T3)
其中，t表示所述变换类别，T1表示所述变换类别中的图形的旋转变换，aij(i＝1，2，3，j＝1，2，3)表示进行T1变换时对x，y，z轴的向量变换，T2表示所述变换类别中的对模型进行平移变换，X，Y，Z表示进行平移变换时x，y，z轴的向量变换，T3表示对整体模型倍数的变换，s表示模型倍数，x，y，z表示待变换的坐标向量。
本发明的又一实施例中，利用下述公式根据所述变换类别，构建所述动态变换向量的四维变换矩阵：
Figure BDA0003737966870000102
其中，F表示所述四维变换矩阵，T1表示所述变换类别中的图形的旋转变换，T2表示所述变换类别中的对模型进行平移变换，T3表示对整体模型倍数的变换。
本发明的又一实施例中，利用下述公式根据所述四维变换矩阵，对所述调整三维模型进行三维图形变换，得到动态三维模型：
(x′，y′，z′，1)＝(x，y，z，1)F
其中，(x′，y′，z′，1)表示所述动态三维模型的坐标位置(1为默认值)，(x，y，z，1)表示所述调整三维模型的坐标位置(1为默认值)，F表示所述四维变换矩阵。
S5、确定所述动态三维模型的状态转移矩阵，根据所述状态转移矩阵，对所述动态三维模型的行为决策有限状态机进行状态关联，得到关联状态机。
本发明实施例通过确定所述动态三维模型的状态转移矩阵，以用于确定所述动态三维模型的状态之间的联系，让模型能在房地产数据驱动下进行运动，实现实体虚体之间的动态映射，例如实际环境中的喷泉数据映射到模型中，使得模型中的虚拟喷泉也可以运动。其中，所述状态转移矩阵是指由所述动态三维模型的初始状态与结束状态构成的矩阵，其中矩阵中的横轴包括模型的初始状态，纵轴包括模型的输入状态，横轴与纵轴的交叉点表示初始状态在接收输入状态之后发生变化的状态，可以理解为模型的结束状态。
本发明的一实施例中，所述确定所述动态三维模型的状态转移矩阵，包括：利用下述公式计算所述动态三维模型的行为决策有限状态机：
ω＝{0，1}
Figure BDA0003737966870000111
Figure BDA0003737966870000112
Figure BDA0003737966870000114
其中，M表示所述行为决策有限状态机，O表示所述动态三维模型的状态，δ表示方向移动函数，ω表示预先定义的0，1参数，
Figure BDA0003737966870000113
表述预先定义的0，1参数以及空格符号，L表示左方向移动，R表示右方向移动，H向上移动，W表示向下移动，O0表示所述动态三维模型的起始状态，Oa表示接收状态，qr表示生成状态。
获取所述动态三维模型的模型状态，从所述行为决策有限状态机中提取接收状态；根据所述接收状态，识别所述模型状态的生成状态；根据所述接收状态与所述生成状态，确定所述行为决策有限状态机的状态转移矩阵。
其中，所述有限状态机是用来研究有限个状态以及在这些状态之间进行转移和动作等行为的离散数学模型，比如，小区房产中建筑包括样板间为不能正常居住的状态、正在建筑的房子为加工状态、一块被围起来的地皮为准备开工建筑的状态、一栋出现故障状态的建筑等，其中，处于正在建筑状态的房产包括停工、开工、接收建筑材料、生成已完成建筑高度等，只有在某个消息到来时，状态才会发生改变，对应的模型才会运动。
示例性地，获取所述动态三维模型的模型状态为休眠状态，从所述行为决策有限状态机中提取接收状态为开工与资金链出问题，将所述开工作为所述动态三维模型的接收状态，则得到对应的生成状态为开始进行房地产建筑工作状态，同理，得到所述资金链出问题对应的生成状态为暂时停工状态，则根据当前模型的当前状态、接收状态、与生成状态，可以确定各个状态之间拥有前后关联的状态转移矩阵。
进一步地，本发明实施例通过根据所述状态转移矩阵，对所述动态三维模型的行为决策有限状态机进行状态关联，得到关联状态机，以用于将所述行为决策有限状态机中的每种状态进行联系，保障后续模型发生变换时可以用按照预先联系好的状态进行状态变换。
本发明的一实施例中，所述根据所述状态转移矩阵，对所述动态三维模型的行为决策有限状态机进行状态关联，得到关联状态机，包括：在所述状态转移矩阵中识别所述行为决策有限状态机的前后状态；根据所述前后状态，对所述行为决策有限状态机进行状态关联，得到关联状态机。
示例性地，在所述状态转移矩阵中识别初始状态与结束状态，识别所述行为决策有限状态机为A，则从上述结束状态中识别所述A的下一个状态，从上述初始状态中识别所述A的上一个状态，将三个状态进行关联，依次按照上述原理对剩余状态进行关联，最后得到状态都关联的集合，将此集合作为所述关联状态机。
S6、根据所述关联状态机，对所述动态三维模型进行动态驱动，得到驱动三维模型。
本发明实施例通过根据所述关联状态机，对所述动态三维模型进行动态驱动，得到驱动三维模型，以用于通过在虚拟模型中输入数据实现对实际物体的驱动，提升通过对虚拟模型驱动从而实现对实际物体驱动的灵活度。
本发明的一实施例中，所述根据所述关联状态机，对所述动态三维模型进行动态驱动，得到驱动三维模型，包括：提取所述动态三维模型中的动作模型与所述关联状态机中的状态；将所述关联状态机中的状态与所述动作模型进行状态-动作匹配，得到状态-动作匹配结果；根据所述状态-动作匹配结果与所述关联状态机，对所述动态三维模型进行动态驱动，得到驱动三维模型。
示例性地，提取所述动态三维模型中的动作模型为模型的前进动作，提取所述关联状态机中的模型状态为对建筑输入开工状态，则开工状态对应的动作包括升高建筑、挪移建筑等，则将花园相对于房子移动5米的前进动作与所述开工状态匹配，则识别所述关联状态机中所述开工状态的上一个关联状态为结束状态，表示建筑完成建筑，则将建筑从结束状态转向开工状态的动作未将原本完成好的建筑进行前移动作，实现对模型的动作驱动。
S7、根据所述驱动三维模型，构建所述物理实体的三维可视化视图。
本发明实施例通过根据所述驱动三维模型，构建所述物理实体的三维可视化视图，以用于通过所述三维可视化视图实现对所述物理实体的远程控制。
本发明的一实施例中，所述根据所述驱动三维模型，构建所述物理实体的三维可视化视图，包括：获取所述驱动三维模型对应的物理场景，实时获取所述物理场景的物理数据；将所述物理数据与所述驱动三维模型进行事件绑定，得到事件绑定模型；构建所述事件绑定模型的图形用户界面，根据所述图形用户界面，确定所述驱动三维模型的三维可视化视图。
示例性地，通过键盘、鼠标、触摸屏等设备实现人对数字模型的控制，虚拟房地产沙盘常见人机交互包括房地产建筑实时状态信息获取与GUI图形界面操作，虚拟房地产沙盘场景中至少包含一个摄像头组件，摄像头组件相当于眼睛，沙盘模型需要通过摄像头组件来渲染出来，沙盘场景漫游包括第一人称、第三人称漫游，原理是通过脚本持续检测键盘按键和鼠标这些输入设备，但检测到输入设备信息时，改变虚拟场景中摄像头组件的方向和位置，进而得到新的摄像头位置下的新的场景渲染画面，沙盘模型实时状态信息获取是通过射线检测实现的，射线检测指通过在鼠标在屏幕点击处释放一条和屏幕窗口垂直的射线来检测这个方向上和射线碰撞的模型，并返回碰撞到的建筑模型标识，根据标识获取实时数据库中对应设备状态信息，最终确定人机交互界面为所述三维可视化视图。
可以看出，本发明实施例首先通过获取物理实体，以用于对实际物体进行模仿，搭建实际物体的虚拟模型，进一步地，本发明实施例通过采集所述物理实体的静态数据，以用于采集实际物体的体型数据，进一步地，本发明实施例通过识别所述物理实体的平面布局图，以用于识别所述物理实体所处的环境与场景，绘制整个场景下的布局图，本发明实施例通过根据所述静态数据，构建所述物理实体的三维静态模型，以用于搭建与所述物理实体等比例尺度的数字模型，实现对实际物体的数字复制，进一步地，本发明实施例通过根据所述平面布局图，对所述三维孪生模型进行比例调整，以用于将所述三维孪生模型调整为与物理实体的场景布局基本相同，本发明实施例通过配置所述调整三维模型的三维坐标系，以用于在所述三维坐标系中可以确定所述调整三维模型的运动方向与运动距离，进一步地，本发明实施例通过根据所述三维坐标系，采集所述静态数据对应的动态数据，以用于获取所述物理实体的运动变换状况，本发明实施例通过根据所述静态数据和所述动态数据对所述调整三维模型进行三维图形变换，得到动态三维模型，以用于在实际场景发生变换时，实时获取场景在原本场景的基础上发生变换的部分，以利用实际物体的变换数据驱动虚拟模型实时发生变换，增加实际物体与虚拟模型之间的交互性，提升对模型可视化编辑的灵活性，进一步地，本发明实施例通过确定所述动态三维模型的状态转移矩阵，以用于确定所述动态三维模型的状态之间的联系，让模型能在房地产数据驱动下进行运动，实现实体虚体之间的动态映射，进一步地，本发明实施例通过根据所述状态转移矩阵，对所述动态三维模型的行为决策有限状态机进行状态关联，得到关联状态机，以用于将所述行为决策有限状态机中的每种状态进行联系，保障后续模型发生变换时可以用按照预先联系好的状态进行状态变换，进一步地，本发明实施例通过根据所述关联状态机，对所述动态三维模型进行动态驱动，得到驱动三维模型，以用于通过在虚拟模型中输入数据实现对实际物体的驱动，提升通过对虚拟模型驱动从而实现对实际物体驱动的灵活度，进一步地本，发明实施例通过根据所述驱动三维模型，构建所述物理实体的三维可视化视图，以用于通过所述三维可视化视图实现对所述物理实体的远程控制。因此，本发明实施例提出的一种基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑方法可以提高基于数字孪生的三维场景可视化编辑的灵活度。
如图4所示，是本发明基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑装置功能模块图。
本发明所述基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑装置400可以安装于电子设备中。根据实现的功能，所述基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑装置可以包括平面布局识别模块401、孪生模型调整模块402、动态数据采集模块403、三维图形变换模块404、行为状态关联模块405、模型动态驱动模块406以及三维视图构建模块407。本发明所述模块也可以称之为单元，是指一种能够被电子设备处理器所执行，并且能够完成固定功能的一系列计算机程序段，其存储在电子设备的存储器中。
在本发明实施例中，关于各模块/单元的功能如下：
所述平面布局识别模块401，用于获取物理实体，采集所述物理实体的静态数据和所述物理实体的平面布局图；
所述孪生模型调整模块402，用于根据所述静态数据，构建所述物理实体的三维孪生模型，根据所述平面布局图，对所述三维孪生模型进行比例调整，得到调整三维模型；
所述动态数据采集模块403，用于配置所述调整三维模型的三维坐标系，根据所述三维坐标系，采集所述静态数据对应的动态数据；
所述三维图形变换模块404，用于根据所述静态数据和所述动态数据对所述调整三维模型进行三维图形变换，得到动态三维模型；
所述行为状态关联模块405，用于确定所述动态三维模型的状态转移矩阵，根据所述状态转移矩阵，对所述动态三维模型的行为决策有限状态机进行状态关联，得到关联状态机；
所述模型动态驱动模块406，用于根据所述关联状态机，对所述动态三维模型进行动态驱动，得到驱动三维模型；
所述三维视图构建模块407，用于根据所述驱动三维模型，构建所述物理实体的三维可视化视图。
详细地，本发明实施例中所述基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑装置400中的所述各模块在使用时采用与上述的图1至图3中所述的基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑方法一样的技术手段，并能够产生相同的技术效果，这里不再赘述。
如图5所示，是本发明实现基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑方法的电子设备的结构示意图。
所述电子设备可以包括处理器50、存储器51、通信总线52以及通信接口53，还可以包括存储在所述存储器51中并可在所述处理器50上运行的计算机程序，如基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑程序。
其中，所述处理器50在一些实施例中可以由集成电路组成，例如可以由单个封装的集成电路所组成，也可以是由多个相同功能或不同功能封装的集成电路所组成，包括一个或者多个中央处理器(Central Processing unit，CPU)、微处理器、数字处理芯片、图形处理器及各种控制芯片的组合等。所述处理器50是所述电子设备的控制核心(ControlUnit)，利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部件，通过运行或执行存储在所述存储器51内的程序或者模块(例如执行基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑程序等)，以及调用存储在所述存储器51内的数据，以执行电子设备的各种功能和处理数据。
所述存储器51至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、移动硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如：SD或DX存储器等)、磁性存储器、磁盘、光盘等。所述存储器51在一些实施例中可以是电子设备的内部存储单元，例如该电子设备的移动硬盘。所述存储器51在另一些实施例中也可以是电子设备的外部存储设备，例如电子设备上配备的插接式移动硬盘、智能存储卡(SmartMedia Card，SMC)、安全数字(Secure Digital，SD)卡、闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器51还可以既包括电子设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器51不仅可以用于存储安装于电子设备的应用软件及各类数据，例如数据库配置化连接程序的代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所述通信总线52可以是外设部件互连标准(peripheral componentinterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry standardarchitecture，简称EISA)总线等。该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。所述总线被设置为实现所述存储器51以及至少一个处理器50等之间的连接通信。
所述通信接口53用于上述电子设备5与其他设备之间的通信，包括网络接口和用户接口。可选地，所述网络接口可以包括有线接口和/或无线接口(如WI-FI接口、蓝牙接口等)，通常用于在该电子设备与其他电子设备之间建立通信连接。所述用户接口可以是显示器(Display)、输入单元(比如键盘(Keyboard))，可选地，所述用户接口还可以是标准的有线接口、无线接口。可选地，在一些实施例中，显示器可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)触摸器等。其中，显示器也可以适当的称为显示屏或显示单元，用于显示在电子设备中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。
图5仅示出了具有部件的电子设备，本领域技术人员可以理解的是，图5示出的结构并不构成对所述电子设备的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
例如，尽管未示出，所述电子设备还可以包括给各个部件供电的电源(比如电池)，优选地，电源可以通过电源管理装置与所述至少一个处理器50逻辑相连，从而通过电源管理装置实现充电管理、放电管理、以及功耗管理等功能。电源还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电装置、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。所述电子设备还可以包括多种传感器、蓝牙模块、Wi-Fi模块等，在此不再赘述。
应该了解，所述实施例仅为说明之用，在专利发明范围上并不受此结构的限制。
所述电子设备中的所述存储器51存储的数据库配置化连接程序是多个计算机程序的组合，在所述处理器50中运行时，可以实现：
获取物理实体，采集所述物理实体的静态数据和所述物理实体的平面布局图；
根据所述静态数据，构建所述物理实体的三维孪生模型，根据所述平面布局图，对所述三维孪生模型进行比例调整，得到调整三维模型；
配置所述调整三维模型的三维坐标系，根据所述三维坐标系，采集所述静态数据对应的动态数据；
根据所述静态数据和所述动态数据对所述调整三维模型进行三维图形变换，得到动态三维模型；
确定所述动态三维模型的状态转移矩阵，根据所述状态转移矩阵，对所述动态三维模型的行为决策有限状态机进行状态关联，得到关联状态机；
根据所述关联状态机，对所述动态三维模型进行动态驱动，得到驱动三维模型；
根据所述驱动三维模型，构建所述物理实体的三维可视化视图。
具体地，所述处理器50对上述计算机程序的具体实现方法可参考图1对应实施例中相关步骤的描述，在此不赘述。
进一步地，所述电子设备集成的模块/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，可以存储在一个非易失性计算机可读取存储介质中。所述存储介质可以是易失性的，也可以是非易失性的。例如，所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)。
本发明还提供一种存储介质，所述可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序在被电子设备的处理器所执行时，可以实现：
获取物理实体，采集所述物理实体的静态数据和所述物理实体的平面布局图；
根据所述静态数据，构建所述物理实体的三维孪生模型，根据所述平面布局图，对所述三维孪生模型进行比例调整，得到调整三维模型；
配置所述调整三维模型的三维坐标系，根据所述三维坐标系，采集所述静态数据对应的动态数据；
根据所述静态数据和所述动态数据对所述调整三维模型进行三维图形变换，得到动态三维模型；
确定所述动态三维模型的状态转移矩阵，根据所述状态转移矩阵，对所述动态三维模型的行为决策有限状态机进行状态关联，得到关联状态机；
根据所述关联状态机，对所述动态三维模型进行动态驱动，得到驱动三维模型；
根据所述驱动三维模型，构建所述物理实体的三维可视化视图。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。
因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附关联图标记视为限制所涉及的权利要求。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑方法，其特征在于，所述方法包括：
获取物理实体，采集所述物理实体的静态数据和所述物理实体的平面布局图；
根据所述静态数据，构建所述物理实体的三维孪生模型，根据所述平面布局图，对所述三维孪生模型进行比例调整，得到调整三维模型；
配置所述调整三维模型的三维坐标系，根据所述三维坐标系，采集所述静态数据对应的动态数据；
根据所述静态数据和所述动态数据对所述调整三维模型进行三维图形变换，得到动态三维模型；
确定所述动态三维模型的状态转移矩阵，根据所述状态转移矩阵，对所述动态三维模型的行为决策有限状态机进行状态关联，得到关联状态机；
根据所述关联状态机，对所述动态三维模型进行动态驱动，得到驱动三维模型；
根据所述驱动三维模型，构建所述物理实体的三维可视化视图。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述静态数据，构建所述物理实体的三维孪生模型，具体包括：
根据所述静态数据，构建所述物理实体的三维静态模型；
搭建所述三维静态模型的虚拟环境；
在所述虚拟环境中，搭建所述三维静态模型的三维孪生模型。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述静态数据，构建所述物理实体的三维静态模型，具体包括：
提取所述静态数据中的结构数据，提取所述静态数据中的渲染图样；
根据所述结构数据，构建所述物理实体的物理结构模型；
根据所述渲染图样，对所述物理结构模型进行图样渲染，得到所述物理实体的三维静态模型。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述动态三维模型的状态转移矩阵，具体包括：
利用下述公式计算所述动态三维模型的行为决策有限状态机：
ω＝{0,1}
Figure FDA0003737966860000021
Figure FDA0003737966860000022
Figure FDA0003737966860000023
其中，M表示所述行为决策有限状态机，O表示所述动态三维模型的状态，δ表示方向移动函数，ω表示预先定义的0,1参数，
Figure FDA0003737966860000024
表述预先定义的0,1参数以及空格符号，L表示左方向移动，R表示右方向移动，H向上移动，W表示向下移动，O0表示所述动态三维模型的起始状态，Oa表示接收状态，qr表示生成状态。
获取所述动态三维模型的模型状态，从所述行为决策有限状态机中提取接收状态；
根据所述接收状态，识别所述模型状态的生成状态；
根据所述接收状态与所述生成状态，确定所述行为决策有限状态机的状态转移矩阵。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述状态转移矩阵，对所述动态三维模型的行为决策有限状态机进行状态关联，得到关联状态机，具体包括：
在所述状态转移矩阵中识别所述行为决策有限状态机的前后状态；
根据所述前后状态，对所述行为决策有限状态机进行状态关联，得到关联状态机。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述关联状态机，对所述动态三维模型进行动态驱动，得到驱动三维模型，具体包括：
提取所述动态三维模型中的动作模型与所述关联状态机中的状态；
将所述关联状态机中的状态与所述动作模型进行状态-动作匹配，得到状态-动作匹配结果；
根据所述状态-动作匹配结果与所述关联状态机，对所述动态三维模型进行动态驱动，得到驱动三维模型。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述驱动三维模型，构建所述物理实体的三维可视化视图，具体包括：
获取所述驱动三维模型对应的物理场景，实时获取所述物理场景的物理数据；
将所述物理数据与所述驱动三维模型进行事件绑定，得到事件绑定模型；
构建所述事件绑定模型的图形用户界面，根据所述图形用户界面，确定所述驱动三维模型的三维可视化视图。
8.一种基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑装置，其特征在于，所述装置包括：
平面布局识别模块，用于获取物理实体，采集所述物理实体的静态数据和所述物理实体的平面布局图；
孪生模型调整模块，用于根据所述静态数据，构建所述物理实体的三维孪生模型，根据所述平面布局图，对所述三维孪生模型进行比例调整，得到调整三维模型；
动态数据采集模块，用于配置所述调整三维模型的三维坐标系，根据所述三维坐标系，采集所述静态数据对应的动态数据；
三维图形变换模块，用于根据所述静态数据和所述动态数据对所述调整三维模型进行三维图形变换，得到动态三维模型；
行为状态关联模块，用于确定所述动态三维模型的状态转移矩阵，根据所述状态转移矩阵，对所述动态三维模型的行为决策有限状态机进行状态关联，得到关联状态机；
模型动态驱动模块，用于根据所述关联状态机，对所述动态三维模型进行动态驱动，得到驱动三维模型；
三维视图构建模块，用于根据所述驱动三维模型，构建所述物理实体的三维可视化视图。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至7中任意一项所述的基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑方法。
10.一种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1至7中任意一项所述的基于数字孪生的三维场景高效可视化编辑方法。
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