CN115546399A - 一种将dwg模型转换为gltf模型的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种将DWG模型转换为GLTF模型的方法及系统，涉及三维建模技术领域。该方法包括：打开DWG文件；通过递归的方式遍历所有块实例，得到所有块实例的三维几何对象；对所有三维几何对象进行三角面片化处理，得到三角面片；读取所有三角面片的几何信息和材质信息，对几何信息进行网格压缩处理，生成bin文件，将材质信息转换成PBR材质，存储纹理贴图文件；生成gltf文件。本发明完整地保留了几何信息和材质信息，不仅有效提升了模型转换效率，而且web端可视化显示更贴近现实，可以充分展示出原始的细节信息。另外，对处理后的文件进行多重压缩和优化，大大缩减了模型规模、提高了模型读取速度、降低了内存消耗。

Description

一种将DWG模型转换为GLTF模型的方法及系统

技术领域

本发明涉及三维建模技术领域，尤其涉及一种将DWG模型转换为GLTF模型的方法及系统。

背景技术

DWG作为Autodesk公司系列三维设计软件AutoCAD所生产的、作为存储三维模型数据的标准格式，广泛应用于航空、工业、化工、环境、电子、建筑、园林等诸多领域。近年来，随着三维可视化技术的不断发展和流行，往往需要将DWG格式的三维设计成果在Web平台进行展示和操作。

GLTF作为采用json格式描述3D模型的结构，主要用于3D模型在网络中的高效传输，同时以3D场景为根节点组织模型数据，所包含的几何、材质、纹理等信息非常适合于DWG三维模型的轻量化存储。

目前的轻量化模型数据，只读取DWG三维模型的颜色、透明度等常规材质信息，不读取纹理及贴图信息，难以完整地保留设计原模型的材质信息，导致轻量化模型数据在web端可视化显示不够贴近现实，无法充分展示出原始的细节信息。同时，模型几何及材质信息复用不彻底，影响轻量化模型文件的压缩率及web端读取速度。

发明内容

本发明所要解决的是现有模型几何复用及相同材质合并不彻底，影响文件的压缩率及web端读取速度的问题，为了解决上述技术问题，本发明提供了一种将DWG模型转换为GLTF模型的方法及系统。

第一个方面，提供了一种将DWG模型转换为GLTF模型的方法，包括：

对DWG模型的数据库、块表和块表记录进行逐级遍历，得到所述DWG模型的所有块实例；

通过递归的方式遍历所有所述块实例，得到所有所述块实例的三维几何对象；

对所有所述三维几何对象进行三角面片化处理，得到三角面片；

读取所有所述三角面片的几何信息，对所述几何信息进行网格压缩处理，生成bin文件；读取所有所述三角面片的材质信息，将所述材质信息转换成PBR材质，存储纹理贴图文件；

根据所述bin文件、所述PBR材质以及所述纹理贴图文件生成gltf文件。

在第一个方面的一种可能实现中，对所有所述三维几何对象进行三角面片化处理，得到三角面片，具体包括：

判断所有所述三维几何对象的类型，三维几何对象的类型包括：三维实体和多义面网格；

分别对所述三维实体和所述多义面网格行三角面片化处理，得到三角面片。

在第一个方面的一种可能实现中，所述几何信息包括：顶点坐标、法线、纹理坐标及索引。

在第一个方面的一种可能实现中，对所述几何信息进行网格压缩处理之前，还包括：

获取每个所述三角面片的几何信息的MD5值，将所述MD5值作为是否复用的判断标识，使复用的所述三角面片只记录一份几何信息。

在第一个方面的一种可能实现中，对所述几何信息进行网格压缩处理，生成bin文件，具体包括：

对复用处理后的几何信息，利用Draco算法进行压缩处理，嵌入一系列压缩后的数据块，生成bin文件。

在第一个方面的一种可能实现中，所述材质信息包括：三角面片的颜色、颜色贴图、直接反射率、透明度、凹凸贴图、饰面贴图、浮雕贴图、风化贴图、光泽度、光泽度贴图、剪切贴图、自发光和自发光贴图。

在第一个方面的一种可能实现中，将所述材质信息转换成PBR材质，存储纹理贴图文件，具体包括：

通过所述材质信息转换成PBR材质的基础颜色及其贴图、金属度及其贴图、粗糙度及其贴图、发光值及其贴图、法线贴图和透明贴图；

对转换后的材质信息存储为PBR材质，并把所有纹理贴图文件存储在与所述bin文件相同的文件夹内。

在第一个方面的一种可能实现中，将所述材质信息转换成PBR材质，存储纹理贴图文件之前，还包括：

通过灰度转高度处理将三角面片的凹凸贴图转换成法线贴图，通过黑色转透明处理将三角面片的剪切贴图转换成透明贴图。

在第一个方面的一种可能实现中，根据所述bin文件、所述PBR材质以及纹理贴图文件生成gltf文件，具体包括：

根据所述bin文件、所述PBR材质以及所述纹理贴图文件生成所述gltf文件的组成对象；

将组成对象添加到所述gltf文件中，生成完整的json格式文件。

第二个方面，提供了一种将DWG模型转换为GLTF模型的系统，包括：存储器和处理器，其中：

所述存储器用于存储计算机程序；

所述处理器用于执行所述计算机程序，实现如上述任意技术方案所述的将DWG模型转换为GLTF模型的方法。

本方案通过对DWG三维模型的几何数据进行高度复用及相同材质合并处理，完整地保留了几何信息和材质贴图信息，不仅有效提升了模型转换效率，而且web端可视化显示更贴近现实，可以充分展示出原始的细节信息。另外，对处理后的文件进行多重压缩和优化，大大缩减了模型规模、提高了模型读取速度、降低了内存消耗。

本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。

附图说明

图1为本发明转换方法的实施例提供的流程示意图；

图2为本发明转换方法的其他实施例提供的流程示意图；

图3为本发明转换方法的实施例提供的材质和几何数据的复用示意图；

图4为本发明转换方法的实施例提供的凹凸贴图转法线贴图示意图；

图5为本发明转换方法的实施例提供的剪切贴图转透明贴图示意图；

图6为本发明转换方法的实施例提供的法线贴图效果示意图；

图7为本发明转换方法的实施例提供的透明贴图效果示意图；

图8为本发明转换方法的实施例提供的纹理贴图效果示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，为本发明转换方法的实施例提供的流程示意图，将DWG模型转换为GLTF模型的方法包括：

S1，对DWG模型的数据库、块表和块表记录进行逐级遍历，得到DWG模型的所有块实例；

例如，可以打开DWG文件，获取数据库Database。

获取DWG文件单位，计算单位比例，并换算成矩阵Matrix3d往下传递。

遍历数据库Database下的所有块表BlockTable。

遍历每个块表BlockTable下的所有块表记录BlockTableRecord。

遍历每个块表记录BlockTableRecord下的块实例BlockReference和三维几何对象。

S2，通过递归的方式遍历所有块实例，得到所有块实例的三维几何对象；

应理解，由于块实例BlockReference嵌套着块实例BlockReference，用递归的方式可以遍历所有的块实例BlockReference。

例如，可以获取每个块实例BlockReferenc的BlockTransform，将矩阵Matrix3d往下传递，遍历每个块实例BlockReference下的所有三维几何对象。

S3，对所有三维几何对象进行三角面片化处理，得到三角面片；

S4，读取所有三角面片的几何信息，对几何信息进行网格压缩处理，生成bin文件；读取所有三角面片的材质信息，将材质信息转换成PBR材质，存储纹理贴图文件；

如图3所示，相同材质和几何的2个柱，只记录了一份材质数据和一份几何数据。

例如，读取三角面片的几何信息可以包括：

读取三维实体Solid3d的三角面信息MeshDataCollection；

读取多义面网格PolyFaceMesh；

读取每个三角面片Mesh的顶点坐标、法线、纹理坐标及索引。

例如，读取三角面片的材质信息可以包括：

获取三角面本身的材质；

获取三维几何对象的材质；

获取所在图层的材质。

应理解，材质信息还包括外观信息，读取方法如下：

获取材质的名称、类型、类别信息；

不同的类型包含不同类型的外观信息；

读取基础颜色及其贴图、金属度及其贴图、粗糙度及其贴图、发光系数及其贴图、法线贴图、透明贴图等。

S5，根据bin文件、PBR材质以及纹理贴图文件生成gltf文件。

本实施例提供的转换方法通过对DWG三维模型的几何数据进行高度复用及相同材质合并处理，完整地保留了几何信息和材质信息，不仅有效提升了模型转换效率，而且web端可视化显示更贴近现实，可以充分展示出原始的细节信息。另外，对处理后的文件进行多重压缩和优化，大大缩减了模型规模、提高了模型读取速度、降低了内存消耗。

如图2所示，提供了一种更为具体的可选流程示意图，下面结合图2，对本发明的一些可选实施方式作进一步说明。

可选地，在一些可能的实施方式中，对所有三维几何对象进行三角面片化处理，得到三角面片，具体包括：

判断所有三维几何对象的类型，三维几何对象的类型包括：三维实体和多义面网格；

分别对三维实体和多义面网格行三角面片化处理，得到三角面片。

例如，可以通过三维几何对象的类型名称，分为三维实体Solid3d和多义面网格PolyFaceMesh，然后将三维实体Solid3d和多义面网格PolyFaceMesh进行三角面片化。

可选地，在一些可能的实施方式中，几何信息包括：顶点坐标、法线、纹理坐标及索引。为了有效减少数据量大小，没有纹理贴图的三角面片的几何信息去除了相应的纹理坐标，而且顶点坐标、法线的有效数值保留到小数点后4位，而纹理坐标保留到小数点后2位。

可选地，在一些可能的实施方式中，对几何信息进行网格压缩处理之前，还包括：

获取每个三角面片的几何信息的MD5值，将MD5值作为是否复用的判断标识，使复用的三角面片只记录一份几何信息。

可选地，在一些可能的实施方式中，对几何信息进行网格压缩处理，生成bin文件，具体包括：

对复用处理后的几何信息，利用Draco算法进行压缩处理，嵌入一系列压缩后的数据块，生成bin文件。

可选地，在一些可能的实施方式中，CAD材质信息包括：三角面片的颜色、颜色贴图、直接反射率、透明度、凹凸贴图、饰面贴图、浮雕贴图、风化贴图、光泽度、光泽度贴图、剪切贴图、自发光和自发光贴图。

可选地，在一些可能的实施方式中，将材质信息转换成PBR材质，存储纹理贴图文件，具体包括：

通过材质信息转换成PBR材质的基础颜色及其贴图、金属度及其贴图、粗糙度及其贴图、发光值及其贴图、法线贴图和透明贴图；

对转换后的材质信息存储为PBR材质，并把所有纹理贴图文件存储在与bin文件相同的文件夹内。

具体地，可以读取三角面片的颜色值，转换成PBR材质的RGBA中的RGB值，并存入到基本颜色baseColorFactor数组的前3个值；

读取三角面片的透明度，转换成PBR材质的RGBA中的A值，并存入到基本颜baseColorFactor数组的第4个值；

读取三角面片的颜色贴图，转换成PBR材质的基本颜色贴图baseColorTexture；

读取三角面片的直接反射率，转换成PBR材质的金属度MetallicFactor；

读取三角面片的直接反射率贴图，转换成PBR材质的金属度贴图metallicRoughnessTexture；

读取三角面片的光泽度，转换成PBR材质的粗糙度roughnessFactor；

读取三角面片的光泽度贴图，转换成PBR材质的金属粗糙度贴图metallicRoughnessTexture；

读取三角面片的自发光亮度，转换成PBR材质的发光系数emissiveFactor；

读取三角面片的自发光贴图，转换成PBR材质的发光贴图emissiveTexture；

读取三角面片的凹凸贴图、饰面贴图、浮雕贴图、风化贴图，统一转换成PBR的材质的法线贴图normalTexture；

读取三角面片的剪切贴图，转换成PBR材质的透明贴图baseColorTexture；

如图4所示，通过灰度转高度的算法，把凹凸贴图完美地转成法线贴图。

如图5所示，通过黑色转透明的算法，把剪切贴图完美地转成透明贴图。

如图6，凹凸贴图转换成法线贴图，使得三维模型表面凹凸效应明显。

如图7，剪切贴图转换成透明贴图，使得三维模型表面生成洞口效应明显。

贴图的偏移信息、贴图旋转角度、贴图比例则转换成PBR材质的扩展属性extensions，并存储为KHR_texture_transform的offeset、rotation以及scale。

可选地，在一些可能的实施方式中，将材质信息转换成PBR材质，存储纹理贴图文件之前，还包括：

通过灰度转高度处理将三角面片的凹凸贴图转换成法线贴图，通过黑色转透明处理将三角面片的剪切贴图转换成透明贴图。

可选地，在一些可能的实施方式中，根据bin文件、PBR材质以及纹理贴图文件生成GLTF模型，具体包括：

根据bin文件、PBR材质以及纹理贴图文件生成gltf文件的组成对象；

将组成对象添加到gltf文件中，生成完整的json格式文件。

可选地，在一些可能的实施方式中，根据bin文件和PBR材质以及纹理贴图文件生成gltf文件的组成对象，具体包括：

设置版本asset对象的值，例如，可以为2.0；

根据在bin文件写入数据的写入信息，生成accessors对象、buffers对象和bufferViews对象；

例如，写入信息可以为bin文件写入数据的顺序、长度、偏移等信息。

根据纹理贴图文件的名称和路径信息，生成image对象；

根据纹理贴图文件的索引及sample信息，生成texture对象；

根据PBR材质的材质信息，生成material对象；

例如，材质信息可以为texture的索引、贴图扩展信息。

根据bin文件中每个三角面片的几何信息的bufferView索引以及material的索引，生成primitive对象；

例如，几何信息可以为每个三角面片的顶点坐标、法线、纹理坐标及索引等几何信息的bufferView索引以及material的索引。

对primitive对象根据材质信息进行分组，每组primitive合并生成mesh对象。

例如，在mesh节点下面添加每个primitive子节点时，可以按照相同的材质信息进行归类，并确保mesh节点下生成同一材质的primitive子节点。

创建node对象，根据mesh的索引，生成mesh子节点。

例如，在node节点下面添加mesh子节点时，确保每个mesh是单层且没有子节点。

创建scene对象，根据node的索引，在scene节点下面生成node子节点。

例如，在scene节点下面添加node子节点时，只添加单个node子节点。

最后，把asset、accessors、buffers、bufferViews、image、texture、material、primitive、mesh、node、scene对象添加到gltf文件中，生成一个完整的json文件。

本发明公开的方法，完整保留了常规的三维几何信息和贴图信息以外，增加了纹理、光泽度、透明度、反射率、自发光等增强效果，使得web端的模型显示更加逼真。

如图8所示，本发明在原先贴图和纹理效果之上，增加了纹理、光泽度、光泽度、透明度、反射率等增强效果，使得三维模型显示更加逼真。

本发明还提供一种将DWG模型转换为GLTF模型的系统，包括：存储器和处理器，其中：

存储器用于存储计算机程序；

处理器用于执行计算机程序，实现如上述任意实施方式公开的将DWG模型转换为GLTF模型的方法。

本实施例提供的转换系统通过对DWG三维模型的几何数据进行高度复用及相同材质合并处理，完整地保留了几何信息和材质贴图信息，不仅有效提升了模型转换效率，而且web端可视化显示更贴近现实，可以充分展示出原始的细节信息。另外，对处理后的文件进行多重压缩和优化，大大缩减了模型规模、提高了模型读取速度、降低了内存消耗。

应理解，上述实施方式为与在先方法实施方式对应的产品实施方式，关于产品实施方式的说明可以参考在先方法实施方式的说明，在此不再赘述。

应理解，在不违背本发明构思的前提下，本领域技术人员可以将上述实施方式进行任意组合，均在本发明的保护范围内。

读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的，例如，步骤的划分，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，例如多个步骤可以结合或者可以集成到另一个步骤，或一些特征可以忽略，或不执行。

上述方法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，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。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方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种将DWG模型转换为GLTF模型的方法，其特征在于，包括：

对DWG模型的数据库、块表和块表记录进行逐级遍历，得到所述DWG模型的所有块实例；

通过递归的方式遍历所有所述块实例，得到所有所述块实例的三维几何对象；

对所有所述三维几何对象进行三角面片化处理，得到三角面片；

读取所有所述三角面片的几何信息，对所述几何信息进行网格压缩处理，生成bin文件；读取所有所述三角面片的材质信息，将所述材质信息转换成PBR材质，存储纹理贴图文件；

根据所述bin文件、所述PBR材质以及所述纹理贴图文件生成gltf文件。

2.根据权利要求1所述的将DWG模型转换为GLTF模型的方法，其特征在于，对所有所述三维几何对象进行三角面片化处理，得到三角面片，具体包括：

判断所有所述三维几何对象的类型，三维几何对象的类型包括：三维实体和多义面网格；

分别对所述三维实体和所述多义面网格行三角面片化处理，得到三角面片。

3.根据权利要求2所述的将DWG模型转换为GLTF模型的方法，其特征在于，所述几何信息包括：顶点坐标、法线、纹理坐标及索引。

4.根据权利要求3所述的将DWG模型转换为GLTF模型的方法，其特征在于，对所述几何信息进行网格压缩处理之前，还包括：

获取每个所述三角面片的几何信息的MD5值，将所述MD5值作为是否复用的判断标识，使复用的所述三角面片只记录一份几何信息。

5.根据权利要求4所述的将DWG模型转换为GLTF模型的方法，其特征在于，对所述几何信息进行网格压缩处理，生成bin文件，具体包括：

对复用处理后的几何信息，利用Draco算法进行压缩处理，嵌入一系列压缩后的数据块，生成bin文件。

6.根据权利要求2所述的将DWG模型转换为GLTF模型的方法，其特征在于，所述材质信息包括：三角面片的颜色、颜色贴图、直接反射率、透明度、凹凸贴图、饰面贴图、浮雕贴图、风化贴图、光泽度、光泽度贴图、剪切贴图、自发光和自发光贴图。

7.根据权利要求6所述的将DWG模型转换为GLTF模型的方法，其特征在于，将所述材质信息转换成PBR材质，存储纹理贴图文件，具体包括：

通过所述材质信息转换成PBR材质的基础颜色及其贴图、金属度及其贴图、粗糙度及其贴图、发光值及其贴图、法线贴图和透明贴图；

对转换后的材质信息存储为PBR材质，并把所有纹理贴图文件存储在与所述bin文件相同的文件夹内。

8.根据权利要求1所述的将DWG模型转换为GLTF模型的方法，其特征在于，将所述材质信息转换成PBR材质，存储纹理贴图文件之前，还包括：

通过灰度转高度处理将三角面片的凹凸贴图转换成法线贴图，通过黑色转透明处理将三角面片的剪切贴图转换成透明贴图。

9.根据权利要求1所述的将DWG模型转换为GLTF模型的方法，其特征在于，根据所述bin文件、所述PBR材质以及纹理贴图文件生成gltf文件，具体包括：

根据所述bin文件、所述PBR材质以及所述纹理贴图文件生成所述gltf文件的组成对象；

将组成对象添加到所述gltf文件中，生成完整的json格式文件。

10.一种将DWG模型转换为GLTF模型的系统，其特征在于，包括：存储器和处理器，其中：

所述存储器用于存储计算机程序；

所述处理器用于执行所述计算机程序，实现如权利要求1至9中任一项所述的将DWG模型转换为GLTF模型的方法。

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