CN115409941B - 一种三维道路场景中三维地物模型融合方法及其系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三维道路场景中三维地物模型融合方法及其系统，该方法包括以多三角面片模型形式构建道路场景中的每个地物要素模型；对基于多三角面片模型的地物要素模型进行融合形成当前的三维道路模型；其中，根据地物要素模型的融合逻辑以及位置关系确定融合配对以及遮挡关系；针对每一组存在融合配对关系的地物要素模型，均构建边缘点集、边缘区域、边缘边界的内外边界并进行融合操作；其中，移除被遮挡模型中对应边缘边界的外边界包围区域内的所有三角形，再将遮挡模型放入遮挡区域内；利用边缘点集、边缘边界的内外边界重新生成所述边缘区域内的三角网。本发明提供一种通用融合方法，是适用于任意一类地物要素的多三角面片模型融合的技术。

Description

一种三维道路场景中三维地物模型融合方法及其系统
技术领域
本发明涉及三维可视化技术领域，具体是三维道路场景建模技术，特别是涉及一种三维道路场景中三维地物模型融合方法及其系统。
背景技术
随着设计水平和精度的提升，传统的二维设计已经不能满足当前需求，动态的道路三维设计已逐步成为发展潮流。道路场景中有多种要素模型，包括地形、路基、水沟、边坡、护栏和分隔带等。它们的结构各不相同，难以用通用的方法进行融合。随着要素数量越来越多、模型愈加精细，融合计算量随之增长，大大制约了融合效率。此外，设计中会存在反复修改的情况，因而模型需要能够进行动态融合，这就要求融合后的模型能够快速更新。因此，要素间的通用、高效和动态的融合成为了道路三维动态设计面临的难点。为了解决这一难题，各院校、机构已在要素模型构建、融合等领域取得了丰富的研究成果。
现有方法是分别构建场景中各组成要素的三维实体模型，然后两两拼合，实现整体融合。其实现了要素模型之间的拼合，可以在视觉上直观呈现融合后的三维道路场景多要素模型，基本满足了三维设计的需求。但它们需要对每个融合对象进行针对性处理，不是一个通用的方法；操作对象是整个场景中的所有待融合模型，进而需要耗费大量的时间和空间，难以满足动态设计需求。
发明内容
本发明为了解决当前三维道路场景建模技术中要素模型融合方法不通用、计算效率低的技术问题，进而提供一种三维道路场景中三维地物模型融合方法及其系统。本发明技术方案提供的融合方法是一种通用融合方法，适用于任意一类地物要素，其中，任一类地物要素均采用多三角面片模型表达，进而提供了一种适用于多三角面片模型融合的技术，为高效构建三维道路场景奠定了基础。
一方面，本发明提供一种三维道路场景中三维地物模型融合方法，包括以下步骤：
S1：以多三角面片模型形式构建道路场景中的每个地物要素模型；
其中，所述多三角面片模型是将任意一种空间多边形均表示为多个相邻三角形；
S2：对基于所述多三角面片模型的地物要素模型进行融合形成当前的三维道路模型；
其中，地物要素模型之间的融合过程为：
S2-1：根据地物要素模型的融合逻辑以及位置关系确定融合配对以及遮挡关系；
S2-2：针对每一组存在融合配对关系的两两地物要素模型，均基于融合配对的两两地物要素模型之间的遮挡关系，构建边缘点集、边缘区域、边缘边界的内外边界，其中，边缘边界的内边界为融合边界，所述边缘边界的内边界包围区域为遮挡区域；边缘边界的内、外边界之间的区域为边缘区域；
S2-3：针对每一组存在融合配对关系的两两地物要素模型，均基于边缘点集、边缘区域、边缘边界的内外边界进行融合操作；
其中，移除被遮挡模型中对应边缘边界的外边界包围区域内的所有三角形，再将遮挡模型放入遮挡区域内；利用所述边缘点集、边缘边界的内外边界重新生成所述边缘区域内的三角网。
本发明技术方案提供的融合方法将所有的地物要素模型均以多三角面片模型进行统一表达，从而针对存在融合配对关系的两两地物要素模型之间的融合，可以采用通用的融合技术来实现，而不需要针对性处理，使得融合过程更加便捷。此外，为了实现无缝融合，除了遮挡区域的替换，边界的处理尤为关键。为此，本发明技术方案设定了边缘区域，只需要对边缘区域的三角网进行重构，可以有效减少重构网的数据量，提高融合效率。
进一步可选地，步骤S2-2中针对每一组存在融合配对关系的两两地物要素模型，采用内外点法或求交法构建边缘点集、边缘区域、边缘边界的内外边界。
进一步可选地，采用内外点法构建边缘点集、边缘区域、边缘边界的内外边界的过程如下：
a)将所述融合边界的各顶点加入到边缘点集中，以及将所述融合边界的边加入到边缘边界的内边界中。
b)寻找所述融合边界的各顶点所在的三角形，提取所述三角形中在融合边界外的顶点并加入到边缘点集中；
其中，若所在的三角形中在融合边界外的顶点为3个，则提取所述三角形中与融合边界不相交的边并加入到边缘边界的外边界中；若为2个，则将这2个顶点连接的边加入到边缘边界的外边界中；
c)针对被遮挡模型，逐三角形判断各顶点是否在融合边界内，若三角形中同时存在融合边界内、外的顶点，将融合边界之外的顶点加入到边缘点集中，且若为2个顶点在融合边界之外，则将这2个顶点连接的边加入到边缘边界的外边界中；
其中，边缘点集确定的区域即为边缘区域。
进一步可选地，采用求交法构建边缘点集、边缘区域、边缘边界的内外边界的过程如下：
A)取出一个被遮挡模型中的三角形，判断所述三角形的各边是否与边缘边界的内边界相交，若没有相交，则转到步骤E；若三边均相交，则转到步骤B；若有两边相交，则转到步骤C；若只有一边相交，则转到步骤D；
B)将所述三角形中位于边缘边界的内边界之外的顶点加入到边缘点集中，则转到步骤E；
C)将所述三角形中位于边缘边界的内边界之外的顶点加入到边缘点集中，判断不相交边的两个顶点是否在边缘边界的内边界之内，若不在，则将所述不相交边加入到边缘边界的外边界中，再转到步骤E；若在，转到步骤E；
D)判断除相交该边顶点外的第三个顶点是否在边缘边界的内边界之内：若在，转到步骤E；若不在，则将所述三角形的三个顶点加入到边缘点集中，将不相交的两边加入到边缘边界的外边界中，转到步骤E；
E)检测是否还有被遮挡模型的三角形未被判断，若有，转到步骤A。
进一步可选地，步骤S2-3中利用所述边缘点集、边缘边界的内外边界重新生成所述边缘区域内的三角网的过程如下：
基于所述边缘点集生成狄洛尼三角网Tall；
将边缘边界的内外边界上的边L逐个加入到所述三角网Tall中，若边L是所述三角网Tall中已有的边，则不做任何操作；若边L不是所述三角网Tall中已有的边，则找出所述三角网Tall中与边L相交的所有三角形Tinter，获取三角形Tinter的外边界，以边L为界将三角形Tinter区域划分为两个多边形区域，再将所述两个多边形分别进行三角剖分，形成新的三角形；
最后将所述三角网Tall添加到所述边缘区域中。
进一步可选地，步骤S2执行之前还包括：
构建地物要素模型的多细节层次模型；
其中，将所述多细节层次模型存储在硬盘中，并在每个地物要素上设置基点、设置包含层次号与模型号关系的索引，及设置视点与基点之间的距离与模型层次之间的对应关系；
再根据视口范围以及视点与基点的距离，提取对应层次的地物要素模型，以供后续融合；
其中，依据视口范围确定地物要素模型是否需融合；若需要融合，再依据视点与地物要素模型上基点的距离确定对应层次的地物要素模型。
应当理解，本发明技术方案将多细节层次模型存储在硬盘中，需要融合时，则根据视口提取出地物要素模型及其细节层级到内存中，再进行融合，从而减少融合数据量、降低内存消耗、提升刷新效率。
进一步可选地，步骤S1中构建的地物要素模型对应数据存储在硬盘中，步骤S2对应的执行程序存储在内存中。
第二方面，本发明提高一种基于所述三维地物模型融合方法的系统，包括：地物要素模型构建模块以及融合模块；
地物要素模型构建模块，用于以多三角面片模型形式构建道路场景中的每个地物要素模型；融合模块，用于对基于所述多三角面片模型的地物要素模型进行融合形成当前的三维道路模型；
其中，所述融合模块包括：关系确定模块、提取模块、操作模块；
关系确定模块，用于根据地物要素模型的融合逻辑以及位置关系确定融合配对以及遮挡关系；
提取模块，用于针对每一组存在融合配对关系的两两地物要素模型，均基于融合配对的两两地物要素模型之间的遮挡关系，构建边缘点集、边缘区域、边缘边界的内外边界，其中，融合边界为边缘边界的内边界，所述边缘边界的内边界包围区域为遮挡区域；边缘边界的内、外边界之间的区域为边缘区域；
操作模块，用于针对每一组存在融合配对关系的两两地物要素模型，均基于边缘点集、边缘区域、边缘边界的内外边界进行融合操作；
其中，移除被遮挡模型中对应边缘边界的外边界包围区域内的所有三角形，再将遮挡模型放入遮挡区域内；利用所述边缘点集、边缘边界的内外边界重新生成所述边缘区域内的三角网。
第三方面，本发明提供一种电子终端，其包括：
一个或多个处理器；
存储了一个或多个计算机程序的存储器；
其中，所述处理器调用所述计算机程序以实现：
一种三维道路场景中的三维地物模型融合方法的步骤。
第四方面，本发明提供一种可读存储介质，其存储了计算机程序，所述计算机程序被处理器调用以实现：
一种三维道路场景中的三维地物模型融合方法的步骤。
有益效果
1.本发明技术方案提供的一种三维道路场景中三维地物模型融合方法，通过将所有的地物要素模型均以多三角面片模型进行统一表达，进而针对存在融合配对关系的两两地物要素模型之间的融合，可以采用通用的融合技术来实现，而不需要针对性处理，融合过程更加便捷。另外，为了实现无缝融合，针对每一组存在融合配对关系的两两地物要素模型，均构建边缘点集、边缘区域、边缘边界的内外边界，并通过移除被遮挡模型中对应边缘边界的外边界包围区域内的所有三角形，再将遮挡模型放入遮挡区域内；利用所述边缘点集、边缘边界的内外边界重新生成所述边缘区域内的三角形，最终形成当前的三维道路模型。因此，本发明的融合方法也可以视为是通用融合方法，适用于任意一类地物要素；其中，通过设定边缘区域，只需要对边缘区域的三角网进行重构，可以有效减少重构网的数据量，提高融合效率。
2.本发明进一步的优选方案中，提供了内外点法、求交法来构建边缘点集、边缘区域、边缘边界的内外边界。尤其是内外点法，其比求交法更加快速便捷的，减少了求交操作。
3.本发明进一步的优选方案中，将模型数据存储在硬盘内，而融合过程则是基于内存中的数据来实现，并不需要修改硬盘中的原始数据，也便于后续快速复原模型；此外，由于整个融合过程是在内存中进行操作的，并非直接修改硬盘中的模型数据，因此可以快速进行模型复原，从而适应设计人员对模型的反复修改。
附图说明
图1是本发明所述融合方法的技术思路示意图；
图2是本发明提供的地形三角面片化示意图；
图3是部分结构物的三角面片化示意图；
图4是融合边界与边缘边界示意图；
图5是融合时多边形区域切分示意图。
具体实施方式
本发明提供的一种三维道路场景中三维地物模型融合方法及系统，用于三维场景建模。具体是三维道路场景中的地物要素之间的融合技术。其核心是将任一类地物要素均以多三角面片模型的统一模型进行表达，从而通过构建每一组存在融合配对关系的两两地物要素模型对应的边缘点集、边缘区域、边缘边界的内外边界，再基于边缘点集、边缘区域、边缘边界的内外边界进行融合操作，实现两两地物要素之间的无缝融合。下面将结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1：
本实施例提供的一种三维道路场景中三维地物模型融合方法，包括以下步骤：
步骤1：以多三角面片模型形式构建道路场景中的每个地物要素模型。
其中，道路场景由多种要素模型组成，包括地形、路基、水沟、边坡、护栏和分隔带等。它们又是由点、线、面和体构成的。由于任何一种空间多边形(边数n≥3)都可以表达为多个相邻三角形，因此本发明将所有异构的地物要素模型统一化为多三角面片模型。其中，如图2，地形较为特殊，通常由倾斜摄影测量获得离散的三维空间点和影像，通过解析点云数据，构建狄洛尼三角网，构建三角面片，形成三维模型，并解析每个三角面片对应的影像纹理坐标，将影像贴到三角面片上，从而形成地形模型。如图3，路基、水沟、边坡、护栏和分隔带等道路结构模型由线路前后横断面连接而成；在线路横断面设计中获取到了每个横断面上路基、水沟、边坡、护栏和分隔带等道路结构模型的空间坐标，由线路前后横断面两两连接形成各结构物的三维模型，其由三角形、四边形及多边形组成，采用三角剖分的方法将其转化为多个三角形面片表达。应当理解，将各类地物要素模型以多三角面片模型形式来表达的技术实现过程是利用本领域常规技术可以实现的，因此对其具体细节不进行陈述。
步骤2：构建地物要素模型的多细节层次模型，并根据视口范围以及视点与基点的距离，提取对应层次的地物要素模型。
其中，在三维可视化技术领域，视点可以理解为眼睛所在的位置，视口范围可以理解为当前显示能看到的所有东西，而这两个参数均是预先根据需求可以进行配置的或初始化设置的。
道路场景有多种要素模型，随着场景的增大，单一细节层次的模型会带来卡顿等问题，不能满足设计、展示的需要，因此需要对部分模型构建多细节层次模型。本实施例中，针对地形，通常采用构建四叉树的方法分层分块构建模型并存储在硬盘中，并且记录其中每一块的包围盒(坐标范围)。
针对路基、水沟、边坡、护栏和分隔带等模型，是基于横断面设计成果生成的。在横断面设计时，通常会生成特征横断面，包括起终点、直缓点、缓圆点、圆缓点、缓直点、变坡点横断面等，并且基于某一间隔生成序列横断面。根据设计成果生成路基、水沟、边坡、护栏和分隔带等要素模型。本实施例中，采取特征横断面不变，序列横断面间隔发生变化的方法重新生成横断面数据，再进行要素模型构建的方法构建多细节层次模型。一般而言，切面数量越多，间距越小，细节内容更多。
具体实现过程中，本实施例将所述多细节层次模型存储在硬盘中，并在每个结构物的多细节层次模型上设置基点，优选将模型中心点设置为基点；再构建索引Mi-n，其中i为层次号，n为该层次下的模型号，并构建视点和模型基点的距离与模型层级的对应关系。其他没有构建多细节层次的模型视为一个层次。在显示时，根据视点和模型的距离来加载对应层级的模型，降低了内存消耗，减少了刷新帧的时间，提高了显示效率，具体如下：
(1)所有需要融合模型的集合为Sall，帧前提取的模型集合为Sex。
(2)判断Sall中各个模型M的包围盒是否与当前视口范围Rnow相离，若相离，则判断下一个模型；若不相离，则进行下一步。
(3)逐层次判断模型与视点的距离是否满足显示要求，获取其层次号i和索引号n，将所有符合要求的模型Mi-n加入到Sex中。
根据以上方法得到Sex的就是需要融合的要素模型。在帧前只需对这些模型进行快速融合操作。
应当理解，步骤1和步骤2可以同时执行，即针对每个结构物/地物类型，构建基于多三角面片模型形式的多细节层次模型。
其他可行的实施例中，还考虑到视口变化，预测下一帧可能进入视口内的模型，从而提前进行处理，减少帧前计算量，使得每一帧显示更加流畅。具体是：
将视口置为初始值，基于视口的拖动、旋转、初始化的三个操作影响对应的量化值平移Δx、Δy，旋转角度α，得到下一帧的视口范围Rtran、Rrotate、Rinit；再按照上述(1)-(3)的方式得到下一帧的模型集合Sex-tran，Sex-rotate，Sex-init，以供后续融合。
步骤3：对基于所述多三角面片模型的地物要素模型进行融合形成当前的三维道路模型。其中，根据模型间的遮挡关系和融合边界快速构建遮挡区域、边缘区域和边缘边界以及边缘点集。根据生成的边界对边缘区域点集进行融合操作，从而实现要素模型之间的快速融合。由于整个过程是在内存中进行操作的，并非直接修改硬盘中的模型数据，因此可以快速进行模型复原。
其中，地物要素模型的融合关系包括融合配对和遮挡关系，融合配对是根据模型之间是否有重合确定的；遮挡关系是针对存在融合配对的两模型，并根据道路三维要素的融合逻辑关系确定的，融合逻辑关系是基于实际工况确定的本领域的常规内容，例如：边坡遮挡地形、水沟、路基遮挡边坡等。因此，基于遮挡关系存在遮挡模型Mc和被遮挡模型Mb。边缘边界的内边界Polygoninside是给定的融合边界；遮挡区域是被遮挡模型要删掉的区域，也是遮挡模型要放入的区域，即边缘边界的内边界Polygoninside所包围区域。边缘边界的外边界Polygonoutside是删除掉遮挡区域内的点之后，剩余的点形成的边界；边缘区域就是由两个边缘边界的内外边界包围的区域。
例如：边坡遮挡地形时，通过解析横断面设计成果得到边坡边界，即为融合边界，并确定遮挡区域Rcover然后根据遮挡关系“边坡遮挡地形”得到边坡为遮挡模型，地形为被遮挡模型。获取地形点集Pb，使用射线法提取其中在遮挡区域Rcover内的点，作为遮挡点集Pcover。使用内外点法或求交法确定边缘区域Redge、边缘点集Pedge和边缘边界Polygoninside、Polygonoutside，后进行模型的融合操作。
因此，步骤3的实现过程理解如下：
步骤3-1：根据地物要素模型的融合逻辑以及位置关系确定融合配对以及遮挡关系。即根据需要融合的模型间的遮挡关系确定遮挡模型Mc和被遮挡模型Mb，并且获取被遮挡要素的点集Pb作为操作点集。由给定的融合边界得到遮挡区域Pcover，并将遮挡模型Mc放入其中。在点集Pb中，使用射线法提取在遮挡区域Rcover内的点，作为遮挡点集Pcover。
步骤3-2：针对每一组存在融合配对关系的两两地物要素模型，均基于融合配对的两两地物要素模型之间的遮挡关系，构建边缘点集、边缘区域、边缘边界的内外边界。具体采用内外点法和求交法。
步骤3-3：针对每一组存在融合配对关系的两两地物要素模型，均基于边缘点集、边缘区域、边缘边界的内外边界进行融合操作。
具体的，内外点法如下：
A)将融合边界各顶点加入到边缘边界点集Pedge中，各边加入到边缘边界Polygoninside中。
B)找到融合边界各顶点所在的三角形，提取它们中在融合边界外的顶点，加入到边缘点集Pedge中。若在融合边界外的顶点为3个，则提取该三角形中与融合边界不相交的边，加入到边缘边界Polygonoutside中；若为2个，则将这2个顶点连接的边加入到边缘边界Polygonoutside中。
C)针对被遮挡模型，逐三角形判断各顶点是否在融合边界内，若某三角形中同时存在边界内和边界外的顶点，记录其中在边界外的顶点，加入到边缘点集Pedge中，若为2个在外，则将这2个顶点连接的边加入到边缘边界Polygonoutside中。其中，边缘点集Pedge确定的区域即为边缘区域Pedge。
求交法如下：
A)取出一个被遮挡模型中的三角形，判断其各边是否与边缘边界Polygoninside相交，若没有相交，则转到步骤E；若三边均相交，则转到步骤B；若有两边相交，则转到步骤C；若只有一边相交，则转到步骤D；
B)将该三角形中位于融合边界外的顶点加入到边缘点集Pedge中，则转到步骤E；
C)将该三角形中位于融合边界外的顶点加入到边缘点集Pedge中，判断不相交边的两个顶点是否在融合边界内，若不在，则将其加入到边缘边界Polygonoutside中，转到步骤E；若在，转到步骤E；
D)判断除该边顶点外的第三个顶点是否在融合边界内：若在，转到步骤E；若不在，则将该三角形的三个顶点加入到边缘点集Pedge中，将不相交的两边加入到边缘边界Polygonoutside中，转到步骤E。
E)检测是否还有被遮挡模型的三角形未被判断，若有，转到步骤A。
关于融合操作：
首先，移除被遮挡模型内对应边缘边界Polygonoutside中的所有三角形。将遮挡模型放入边缘边界Polygoninside中。此时，边缘区域内是没有三角形的，需要对其进行补充。补充方法如下：
(a)在边缘点集Pedge中生成狄洛尼三角网Tall。
(b)将边缘边界Polygoninside和Polygonoutside的边L逐个加入到(a)中生成的三角网Tall中，若边L是三角网Tall中已有的边，则不做任何操作；若边L不是三角网Tall中已有的边，则找出网中与边L相交的所有三角形Tinter，获取这些Tinter的外边界，以边L为界将Tinter区域划分为两个多边形区域，如图5。再将这两个多边形分别进行三角剖分，形成新的三角形。
(c)从三角网Tall中移除边缘区域Redge外的三角形，将Tall添加到边缘区域Redge中，即可实现无缝密贴。
至此，利用上述方法可以实现三维道路场景的模型构建。尤其是通过本发明所述融合方法可以实现任意两类地物要素模型之间的融合。
本实施例中，还优选硬盘中存储模型的基本数据/原始数据；而融合步骤对应的计算机程序等存储在内存中，进而融合过程不需要修改硬盘中的数据。
实施例2：
本实施例提供一种基于所述三维地物模型融合方法的系统，其包括：地物要素模型构建模块以及融合模块。
地物要素模型构建模块，用于以多三角面片模型形式构建道路场景中的每个地物要素模型；融合模块，用于对基于所述多三角面片模型的地物要素模型进行融合形成当前的三维道路模型。
其中，所述融合模块包括：关系确定模块、提取模块、操作模块。
关系确定模块，用于根据地物要素模型的融合逻辑以及位置关系确定融合配对以及遮挡关系；提取模块，用于针对每一组存在融合配对关系的两两地物要素模型，均基于融合配对的两两地物要素模型之间的遮挡关系，构建边缘点集、边缘区域、边缘边界的内外边界，其中，融合边界为边缘边界的内边界，所述边缘边界的内边界包围区域为遮挡区域；边缘边界的内、外边界之间的区域为边缘区域；操作模块，用于针对每一组存在融合配对关系的两两地物要素模型，均基于边缘点集、边缘区域、边缘边界的内外边界进行融合操作。
其中，移除被遮挡模型中对应边缘边界的外边界包围区域内的所有三角形，再将遮挡模型放入遮挡区域内；利用所述边缘点集、边缘边界的内外边界重新生成所述边缘区域内的三角网。
具体各个模块的实现过程请参照上述方法的内容，在此不再赘述。应该理解到，上述功能模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。同时，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
实施例3：
本实施例提供一种电子终端，其包括：一个或多个处理器以及存储了一个或多个计算机程序的存储器；其中，处理器调用计算机程序以实现：一种三维道路场景中的三维地物模型融合方法的步骤。
其中，具体执行：
步骤1：以多三角面片模型形式构建道路场景中的每个地物要素模型。
步骤2：构建地物要素模型的多细节层次模型，并根据视口范围以及视点与基点的距离，提取对应层次的地物要素模型。
步骤3：对基于所述多三角面片模型的地物要素模型进行融合形成当前的三维道路模型。
其中，步骤3的实现过程为：
步骤3-1：根据地物要素模型的融合逻辑以及位置关系确定融合配对以及遮挡关系。
步骤3-2：针对每一组存在融合配对关系的两两地物要素模型，均基于融合配对的两两地物要素模型之间的遮挡关系，构建边缘点集、边缘区域、边缘边界的内外边界。具体采用内外点法和求交法。
步骤3-3：针对每一组存在融合配对关系的两两地物要素模型，均基于边缘点集、边缘区域、边缘边界的内外边界进行融合操作。
应当理解，部分步骤的实现过程以及部分步骤的是否执行、执行顺序可以参照前述实施例的实现过程。
其中，存储器可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器。
如果存储器、处理器独立实现，则存储器、处理器和通信接口可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。所述总线可以是工业标准体系结构总线，外部设备互联总线或扩展工业标准体系结构总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。
可选的，在具体实现上，如果存储器、处理器集成在一块芯片上，则存储器、处理器可以通过内部接口完成相互之间的通信。
应当理解，在本发明实施例中，所称处理器可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据。存储器的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。
实施例4：
本实施例提供一种可读存储介质，其存储了计算机程序，所述计算机程序被处理器调用以实现：一种三维道路场景中的三维地物模型融合方法的步骤。
其中，具体执行：
步骤1：以多三角面片模型形式构建道路场景中的每个地物要素模型。
步骤2：构建地物要素模型的多细节层次模型，并根据视口范围以及视点与基点的距离，提取对应层次的地物要素模型。
步骤3：对基于所述多三角面片模型的地物要素模型进行融合形成当前的三维道路模型。
其中，步骤3的实现过程为：
步骤3-1：根据地物要素模型的融合逻辑以及位置关系确定融合配对以及遮挡关系。
步骤3-2：针对每一组存在融合配对关系的两两地物要素模型，均基于融合配对的两两地物要素模型之间的遮挡关系，构建边缘点集、边缘区域、边缘边界的内外边界。具体采用内外点法和求交法。
步骤3-3：针对每一组存在融合配对关系的两两地物要素模型，均基于边缘点集、边缘区域、边缘边界的内外边界进行融合操作。
应当理解，部分步骤的实现过程以及部分步骤的是否执行、执行顺序可以参照前述实施例的实现过程。
所述可读存储介质为计算机可读存储介质，其可以是前述任一实施例所述的控制器的内部存储单元，例如控制器的硬盘或内存。譬如，本发明中构建的地形要素模型存在在硬盘中，然后执行融合步骤的计算机程序存储在内存中，使得融合过程是依托内存得以实现。所述可读存储介质也可以是所述控制器的外部存储设备，例如所述控制器上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述可读存储介质还可以既包括所述控制器的内部存储单元也包括外部存储设备。所述可读存储介质用于存储所述计算机程序以及所述控制器所需的其他程序和数据。所述可读存储介质还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
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。而前述的可读存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
需要强调的是，本发明所述的实例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明不限于具体实施方式中所述的实例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，不脱离本发明宗旨和范围的，不论是修改还是替换，同样属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种三维道路场景中的三维地物模型融合方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：以多三角面片模型形式构建道路场景中的每个地物要素模型，再构建地物要素模型的多细节层次模型，以及根据视口范围以及视点与基点的距离，提取对应层次的地物要素模型，以供融合；
其中，所述多三角面片模型是将任意一种空间多边形均表示为多个相邻三角形；在每个地物要素上设置基点、设置包含层次号与模型号关系的索引，以及设置视点和基点之间的距离与模型层次之间的对应关系；依据视口范围确定地物要素模型是否需融合；若需要融合，再依据视点与地物要素模型上基点的距离确定对应层次的地物要素模型；
S2：对基于所述多三角面片模型的地物要素模型进行融合形成当前的三维道路模型；
其中，地物要素模型之间的融合过程为：
S2-1：根据地物要素模型的融合逻辑以及位置关系确定融合配对以及遮挡关系；
S2-2：针对每一组存在融合配对关系的两两地物要素模型，均基于融合配对的两两地物要素模型之间的遮挡关系，构建边缘点集、边缘区域、边缘边界的内外边界，其中，边缘边界的内边界为融合边界，所述边缘边界的内边界包围区域为遮挡区域；边缘边界的内、外边界之间的区域为边缘区域；
S2-3：针对每一组存在融合配对关系的两两地物要素模型，均基于边缘点集、边缘区域、边缘边界的内外边界进行融合操作；
其中，移除被遮挡模型中对应边缘边界的外边界包围区域内的所有三角形，再将遮挡模型放入遮挡区域内；利用所述边缘点集、边缘边界的内外边界重新生成所述边缘区域内的三角网。
2.根据权利要求1所述的三维地物模型融合方法，其特征在于：步骤S2-2中针对每一组存在融合配对关系的两两地物要素模型，采用内外点法或求交法构建边缘点集、边缘区域、边缘边界的内外边界。
3.根据权利要求2所述的三维地物模型融合方法，其特征在于：采用内外点法构建边缘点集、边缘区域、边缘边界的内外边界的过程如下：
a)将所述融合边界的各顶点加入到边缘点集中，以及将所述融合边界的边加入到边缘边界的内边界中；
b)寻找所述融合边界的各顶点所在的三角形，提取所述三角形中在融合边界外的顶点并加入到边缘点集中；
其中，若所在的三角形中在融合边界外的顶点为3个，则提取所述三角形中与融合边界不相交的边并加入到边缘边界的外边界中；若为2个，则将这2个顶点连接的边加入到边缘边界的外边界中；
c)针对被遮挡模型，逐三角形判断各顶点是否在融合边界内，若三角形中同时存在融合边界内、外的顶点，将融合边界之外的顶点加入到边缘点集中，且若为2个顶点在融合边界之外，则将这2个顶点连接的边加入到边缘边界的外边界中；
其中，边缘点集确定的区域即为边缘区域。
4.根据权利要求2所述的三维地物模型融合方法，其特征在于：采用求交法构建边缘点集、边缘区域、边缘边界的内外边界的过程如下：
A)取出一个被遮挡模型中的三角形，判断所述三角形的各边是否与边缘边界的内边界相交，若没有相交，则转到步骤E；若三边均相交，则转到步骤B；若有两边相交，则转到步骤C；若只有一边相交，则转到步骤D；
B)将所述三角形中位于边缘边界的内边界之外的顶点加入到边缘点集中，则转到步骤E；
C)将所述三角形中位于边缘边界的内边界之外的顶点加入到边缘点集中，判断不相交边的两个顶点是否在边缘边界的内边界之内，若不在，则将所述不相交边加入到边缘边界的外边界中，再转到步骤E；若在，转到步骤E；
D)判断除相交边顶点外的第三个顶点是否在边缘边界的内边界之内：若在，转到步骤E；若不在，则将所述三角形的三个顶点加入到边缘点集中，将不相交的两边加入到边缘边界的外边界中，转到步骤E；
E)检测是否还有被遮挡模型的三角形未被判断，若有，转到步骤A。
5.根据权利要求1所述的三维地物模型融合方法，其特征在于：步骤S2-3中利用所述边缘点集、边缘边界的内外边界重新生成所述边缘区域内的三角网的过程如下：
基于所述边缘点集生成狄洛尼三角网Tall；
将边缘边界的内外边界上的边L逐个加入到所述三角网Tall中，若边L是所述三角网Tall中已有的边，则不做任何操作；若边L不是所述三角网Tall中已有的边，则找出所述三角网Tall中与边L相交的所有三角形Tinter，获取三角形Tinter的外边界，以边L为界将三角形Tinter区域划分为两个多边形区域，再将所述两个多边形分别进行三角剖分，形成新的三角形；
最后将所述三角网Tall添加到所述边缘区域中。
6.根据权利要求1所述的三维地物模型融合方法，其特征在于：所述多细节层次模型存储在硬盘中。
7.根据权利要求1所述的三维地物模型融合方法，其特征在于：步骤S1中构建的地物要素模型对应数据存储在硬盘中，步骤S2对应的执行程序存储在内存中。
8.一种基于权利要求1-7任一项所述三维地物模型融合方法的系统，其特征在于：包括：地物要素模型构建模块以及融合模块；
地物要素模型构建模块，用于以多三角面片模型形式构建道路场景中的每个地物要素模型；融合模块，用于对基于所述多三角面片模型的地物要素模型进行融合形成当前的三维道路模型；
其中，所述融合模块包括：关系确定模块、提取模块、操作模块；
关系确定模块，用于根据地物要素模型的融合逻辑以及位置关系确定融合配对以及遮挡关系；
提取模块，用于针对每一组存在融合配对关系的两两地物要素模型，均基于融合配对的两两地物要素模型之间的遮挡关系，构建边缘点集、边缘区域、边缘边界的内外边界，其中，融合边界为边缘边界的内边界，所述边缘边界的内边界包围区域为遮挡区域；边缘边界的内、外边界之间的区域为边缘区域；
操作模块，用于针对每一组存在融合配对关系的两两地物要素模型，均基于边缘点集、边缘区域、边缘边界的内外边界进行融合操作；
其中，移除被遮挡模型中对应边缘边界的外边界包围区域内的所有三角形，再将遮挡模型放入遮挡区域内；利用所述边缘点集、边缘边界的内外边界重新生成所述边缘区域内的三角网。
9.一种电子终端，其特征在于：包括：
一个或多个处理器；
存储了一个或多个计算机程序的存储器；
其中，所述处理器调用所述计算机程序以实现：
权利要求1-7任一项所述方法的步骤。
10.一种可读存储介质，其特征在于：存储了计算机程序，所述计算机程序被处理器调用以实现：
权利要求1-7任一项所述方法的步骤。
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