CN116612223B - 数字孪生模拟空间的生成方法、装置、计算机设备和介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种数字孪生模拟空间的生成方法、装置、计算机设备和介质，涉及数字孪生模拟空间技术领域，其中，该方法包括以下步骤：使用传感器采集待生成模拟空间的原始三维数据，并根据原始三维数据生成骨架三维虚拟模型；对骨架三维虚拟模型进行3d建模，生成3d几何虚拟模型；将3d几何虚拟模型划分为多个数据块，利用图形处理器并行对多个数据块进行渲染，生成初次渲染3d几何虚拟模型；根据光照特性对初次渲染3d几何虚拟模型进行二次渲染，生成最终3d几何虚拟模型；根据最终3d几何虚拟模型生成待模拟空间的数字孪生模拟空间。由于该方案通过初次渲染和二次渲染，提高了大规模高刷新频率数据的渲染速度并提高渲染质量。
Description
技术领域
本发明涉及数字孪生空间技术领域，特别涉及一种数字孪生模拟空间的生成方法、装置、计算机设备和介质。
背景技术
数字孪生模拟空间是在大数据和物联网的大环境下产生的，它利用大数据和云计算技术，建立独立的精确定位和动态轨迹数据库，建立从物品动态轨迹到人员行为的仿真模拟空间。建立数字孪生模拟空间，用户通过外部交互设备通过数字孪生模拟空间感知模拟世界，已经成为目前热门研究应用方向。
其中，使用大规模高刷新频率的数据生成模拟空间为构建数字孪生模拟空间中的重要组成部分。但是，由于大规模高刷新频率数据的采集和处理较为复杂，数据中可能存在一些误差和噪声，这会影响到渲染和漫游的准确性和可靠性，同时，数字孪生模拟空间生成中要求实时地渲染三维空间图像，使得对渲染速度和稳定性要求较高，而且数据的规模也很大，从而要求具备高刷新频率数据的采集和处理能力，但是，目前现有技术中对高刷新频率数据的采集和处理需要耗费大量的时间和资源，对大规模高刷新频率数据也无法有效采集和处理，影响了数字孪生模拟空间的生成效率、准确性。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种数字孪生模拟空间的生成方法，以解决现有技术中数字孪生模拟空间的生成存在效率低、准确性低的技术问题。该方法包括：
使用传感器采集待模拟现实空间的原始三维数据，并根据原始三维数据生成骨架三维虚拟模型，其中，原始三维数据包括点云数据和3d图像数据；
对骨架三维虚拟模型进行3d建模，生成3d几何虚拟模型；
将3d几何虚拟模型划分为多个数据块，利用图形处理器并行对多个数据块进行渲染，生成初次渲染3d几何虚拟模型；
根据光照特性对初次渲染3d几何虚拟模型进行二次渲染，生成最终3d几何虚拟模型；
根据最终3d几何虚拟模型生成待模拟现实空间的数字孪生模拟空间。
本发明实施例还提供了一种数字孪生模拟空间的生成装置，以解决现有技术中数字孪生模拟空间的生成存在效率低、准确性低的技术问题。该装置包括：
骨架信息采集模块，用于使用传感器采集待模拟现实空间的原始三维数据，并根据原始三维数据生成骨架三维虚拟模型，其中，原始三维数据包括点云数据和3d图像数据；
数据建模模块，用于对骨架三维虚拟模型进行3d建模，生成3d几何虚拟模型；
初次渲染模块，用于将3d几何虚拟模型划分为多个数据块，利用图形处理器并行对多个数据块进行渲染，生成初次渲染3d几何虚拟模型；
二次渲染模块，用于根据光照特性对初次渲染3d几何虚拟模型进行二次渲染，生成最终3d几何虚拟模型；
构建数字孪生空间模块，用于根据最终3d几何虚拟模型生成待模拟现实空间的数字孪生模拟空间。
本发明实施例还提供了一种计算机设备，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任意的数字孪生模拟空间的生成方法，以解决现有技术中数字孪生模拟空间的生成存在效率低、准确性低的技术问题。
本发明实施例还提供了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执行上述任意的数字孪生模拟空间的生成方法的计算机程序，以解决现有技术中数字孪生模拟空间的生成存在效率低、准确性低的技术问题。
与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：
通过传感器采集待模拟现实空间的原始三维数据，实现了基于传感器来采集生成数字孪生模拟空间所需的大规模高刷新频率的数据，进而将待现实模拟空间的原始三维数据生成骨架三维虚拟模型，进而生成3d几何虚拟模型，以利用图形处理器的多个并行线程对3d几何虚拟模型的多个数据块进行并行渲染，实现3d几何虚拟模型的初次渲染，通过多个并行线程实现了渲染过程中的大规模高刷新频率的数据的采集和处理，以提高大量数据的渲染速度，有利于提高生成数字孪生模拟空间的效率；通过根据光照特性对初次渲染后的3d几何虚拟模型进行二次渲染，可以提高数据渲染的质量，使渲染结果更加真实，进而有利于提高生成数字孪生模拟空间的准确性、可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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它的附图。
图1是本发明实施例提供的一种数字孪生模拟空间的生成方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种计算机设备的结构框图；
图3是本发明实施例提供的一种数字孪生模拟空间的生成装置的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本发明实施例中，提供了一种数字孪生模拟空间的生成方法，如图所示，该方法包括：
步骤S101：使用传感器采集待模拟现实空间的原始三维数据，并根据原始三维数据生成骨架三维虚拟模型，其中，原始三维数据包括点云数据和3d图像数据。
步骤S102：对骨架三维虚拟模型进行3d建模，生成3d几何虚拟模型。
步骤S103：将3d几何虚拟模型划分为多个数据块，利用图形处理器并行对多个数据块进行渲染，生成初次渲染3d几何虚拟模型。
步骤S104：根据光照特性对初次渲染3d几何虚拟模型进行二次渲染，生成最终3d几何虚拟模型。
步骤S105：根据最终3d几何虚拟模型生成待模拟现实空间的数字孪生模拟空间。
具体实施时，为了实现高效、准确地采集生成数字孪生模拟空间所需的大规模高刷新频率的数据，上述传感器可以采用激光雷达、摄像头等高性能传感器来采集上述原始三维数据。例如，激光雷达可以通过激光束扫描物体表面来获取点云数据，每个点包含x、y、z三个坐标值和反射强度信息，以及可能的其他属性（如颜色、法线等）。例如，摄像头可以通过捕捉物体的光学图像来获取3d图像数据格式，3d图像数据格式的每个像素点包含颜色信息和相应位置的坐标值。虽然激光雷达和摄像头采集的数据格式不同，但它们都可以用于三维建模和渲染等应用。在数字孪生空间的生成中，通常需要将不同格式的数据进行统一处理和融合，以构建更加完整和精细的三维虚拟模型。
具体实施时，为了提高骨架三维虚拟模型的精度、可靠性，在本实施例中提出了将通过高性能传感器采集的大规模高刷新频率的数据（即上述原始三维数据）去除噪声和异常值后，再提取骨架三维虚拟模型，例如，
分别对点云数据和3d图像数据进行滤波处理，得到滤波后的点云数据和滤波后的3d图像数据，此步骤用于删除点云数据和3d图像数据中的噪声和异常值；将滤波后的点云数据和滤波后的3d图像数据进行拼接融合，生成骨架三维虚拟模型；对骨架三维虚拟模型进行加强边缘渲染，用于提高骨架三维模型的精度，加强边缘渲染包括纹理映射和模型编辑。
具体的，在进行渲染前，可以通过对点云数据和3d图像数据进行滤波，去除无用或冗余信息，以减少渲染时的计算量和内存开销，从而提高渲染效率和质量，还可以对点云数据和3d图像数据进行网格化或细分，减少顶点数和三角面数，或通过压缩算法减小数据文件的体积，从而减少数据读取和加载的时间，以进一步提高渲染效率和质量。滤波的主要作用是去除原始数据中的噪声和异常值，提高数据质量，从而更好地支持后续的数据处理和渲染。滤波的具体实现方式有很多，常见的方法包括均值滤波、中值滤波、高斯滤波等。其中，均值滤波是一种简单的滤波方法，它对每个数据点进行局部平均处理，能够有效去除随机噪声；中值滤波则能够去除离群值和异常值，对数据的局部特征更加敏感；高斯滤波则可以去除噪声和平滑图像，保留图像细节。
具体实施时，通过以下步骤实现将滤波后的点云数据和滤波后的3d图像数据进行拼接融合：
按时间顺序将多个点云数据拼接为一个点云数据，按时间顺序将多个3d图像数据拼接为一个3d图像数据；对一个点云数据进行点云重建和曲面重建，生成基于点云的三维虚拟模型；提取一个3d图像数据中的三维模型信息，根据三维模型信息生成基于图像的三维虚拟模型；将基于点云的三维虚拟模型和基于图像的三维虚拟模型融合，生成骨架三维虚拟模型。
具体的，拼接的主要作用是将来自不同传感器或不同时间的数据拼接在一起，生成更为完整和准确的三维数据。拼接的原理是将两个或多个数据集合并到一个新的数据集中。
具体的，点云重建将从高性能传感器（激光雷达或摄像头）采集的点云数据转换为三维点云模型。点云是由大量的离散的点构成的，这些点的坐标描述了物体表面的形状。点云重建的目标是将这些离散的点转换为一个连续的、可编辑的三维虚拟模型。曲面重建是点云重建后的一个重要步骤，它用于将离散的点云转换为连续的曲面模型，以便进一步的编辑和处理。曲面重建方法有很多种，如基于多边形网格、基于体素的方法、基于隐式曲面等等。
具体实施时，为了提高3d建模数据的初次渲染的渲染速度，提出了通过以下步骤实现将3d几何虚拟模型划分为多个数据块，利用图形处理器并行对多个数据块进行渲染，生成初次渲染3d几何虚拟模型：
按照预设数量将3d几何虚拟模型分割为多个数据块，其中，根据图形处理器的内存值确定每个数据块的大小（例如，预设数量个数据块的大小之和小于或等于图形处理器的内存值），根据图形处理器的最大线程数确定预设数量的数值（例如，预设数量的数值小于或等于图形处理器的最大线程数）；在图形处理器中开启预设数量的并行的线程；将每个数据块分别输入一个线程中进行渲染。
具体的，图形处理器具有强大的并行计算能力和专业的渲染硬件，可用于高效地实时渲染和图形处理。因此，在对大尺寸高频3d建模数据进行渲染时，可以充分利用图形处理器硬件加速技术，如CUDA（通用并行计算架构）或OpenCL（开放计算语言）等，将渲染任务分解为多个并行的子任务，利用图形处理器的并行计算能力，同时加速数据的读取和处理，从而提高渲染速度和效率。
具体的，根据图形处理器的流处理器数量和任务并行度，确定数据块的数量和大小，以最大限度地利用图形处理器的计算能力。例如，对于一个内存为8GB的图形处理器设备，可以将数据集分成大小相等的8个块，每个块的大小为1GB。对于需要进行大量计算的任务，可以将数据集分成较小的块，以便每个块可以并行处理。在应用中，具体的分块标准需要根据数据大小和图形处理器的硬件能力进行选择，以满足应用的性能和准确度要求。
具体实施时，为了实现数据块渲染的高效性和精准性，提出了通过以下步骤实现将每个数据块分别输入一个线程中进行渲染：
在每个线程中，对该线程输入的数据块的第一帧进行渲染，生成第一帧的渲染数据后，循环执行以下步骤依次对其他帧（即除了第一帧之外的其他帧）进行渲染，直至对该数据块的所有帧渲染完毕结束循环：将当前帧与前一帧进行数据比对，将当前帧具备且前一帧不具备的数据作为第一数据，将二者具备的相同数据作为第二数据；将前一帧的渲染数据中与第二数据对应的渲染数据作为当前帧的第二渲染数据；通过该线程渲染第一数据，得到当前帧的第一渲染数据；将当前帧的第一渲染数据与当前帧的第二渲染数据合并，生成当前帧的渲染数据。
具体的，每个线程进行渲染时，通过当前帧与前一帧进行数据比对，只渲染具有差异的那部分数据，避免相同数据的重复渲染，以减少每次需要渲染的数据量，达到提高渲染效率的目的。
具体实施时，为了进一步提高3d几何虚拟模型的质量、准确性，提出了通过以下步骤实现根据光照特性对初次渲染3d几何虚拟模型进行二次渲染：
采用全局光照算法，计算初次渲染3d几何虚拟模型中光线的物理传递过程；根据光线的物理传递过程确定初次渲染3d几何虚拟模型的光照渲染等级；根据光照渲染等级对初次渲染3d几何虚拟模型的光照情况进行二次渲染。
具体实施时，为了提高所述3d建模数据的渲染质量，提出了通过以下步骤实现根据光照渲染等级对初次渲染3d几何虚拟模型的光照情况进行二次渲染：
采用材质模型来描述初次渲染3d几何虚拟模型中不同物体表面的材质光特性，材质光特性包括光反射特性、光吸收特性和光散射特性；采用次表面散射渲染方法和环境光遮挡渲染方法，根据初次渲染3d几何虚拟模型中不同物体表面的材质光特性，来渲染初次渲染3d几何虚拟模型中不同物体表面的光反射情况、光吸收情况和光散射情况；采用光子映射方法和光线跟踪方法，来渲染初次渲染3d几何虚拟模型中光线的传输情况和光线的反射情况。
具体的，在使用图形处理器渲染时，由于图形处理器内存和计算能力的限制，可能无法同时处理大型场景。因此，可以采用多级渲染技术，将场景分解为不同的层次，对不同层次的物体采用不同的渲染方式和精度。例如，可以在较高层次的场景中采用简单的光照和渲染方式，以加速渲染速度和保证实时响应，在较低层次的场景中采用更细致的光照模型和渲染效果，以增强真实感和逼真感。同时，还可以针对不同层次的物体采用不同的优化策略，提高渲染效率和画面质量的平衡。
具体的，二次渲染的过程中使用光学模型来模拟光线的传播，从而更真实地模拟现实世界中的光照效果。重点为如何更真实地模拟光的物理传播过程，从而提高渲染图像的真实度和质量，同时渲染的对象是场景中的光和物体表面的反射、吸收和散射等特性。
在本实施例中，提供了一种计算机设备，如图2所示，包括存储器201、处理器202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任意的数字孪生模拟空间的生成方法。
具体的，该计算机设备可以是计算机终端、服务器或者类似的运算装置。
在本实施例中，提供了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执行上述任意的数字孪生模拟空间的生成方法的计算机程序。
具体的，计算机可读存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机可读存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读存储介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种数字孪生模拟空间的生成装置，如下面的实施例所述。由于数字孪生模拟空间的生成装置解决问题的原理与数字孪生模拟空间的生成方法相似，因此数字孪生模拟空间的生成装置的实施可以参见数字孪生模拟空间的生成方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图3是本发明实施例的数字孪生模拟空间的生成装置的一种结构框图，如图3所示，包括：骨架信息采集模块301、数据建模模块302、初次渲染模块303、二次渲染模块304和构建数字孪生空间模块305，下面对该结构进行说明。
骨架信息采集模块301，用于使用传感器采集待模拟现实空间的原始三维数据，并根据原始三维数据生成骨架三维虚拟模型，其中，原始三维数据包括点云数据和3d图像数据；
数据建模模块302，用于对骨架三维虚拟模型进行3d建模，生成3d几何虚拟模型；
初次渲染模块303，用于将3d几何虚拟模型划分为多个数据块，利用图形处理器并行对多个数据块进行渲染，生成初次渲染3d几何虚拟模型；
二次渲染模块304，用于根据光照特性对初次渲染3d几何虚拟模型进行二次渲染，生成最终3d几何虚拟模型；
构建数字孪生空间模块305，用于根据最终3d几何虚拟模型生成待模拟现实空间的数字孪生模拟空间。
在一个实施例中，骨架信息采集模块，包括：
数据滤波单元，用于分别对点云数据和3d图像数据进行滤波处理，得到滤波后的点云数据和滤波后的3d图像数据；
骨架模型融合单元，用于将滤波后的点云数据和滤波后的3d图像数据进行拼接融合，生成骨架三维虚拟模型；
骨架模型渲染单元，用于对骨架三维虚拟模型进行加强边缘渲染，加强边缘渲染包括纹理映射和模型编辑。
在一个实施例中，骨架模型融合单元，用于按时间顺序将多个点云数据拼接为一个点云数据，按时间顺序将多个3d图像数据拼接为一个3d图像数据；对一个点云数据进行点云重建和曲面重建，生成基于点云的三维虚拟模型；提取一个3d图像数据中的三维模型信息，根据三维模型信息生成基于图像的三维虚拟模型；将基于点云的三维虚拟模型和基于图像的三维虚拟模型融合，生成骨架三维虚拟模型。
在一个实施例中，初次渲染模块，包括：
数据块分割单元，用于按照预设数量将3d几何虚拟模型分割为多个数据块，其中，根据图形处理器的内存值确定每个数据块的大小，根据图形处理器的最大线程数确定预设数量的数值；
线程控制单元，用于在图形处理器中开启预设数量的并行的线程；
单线程渲染单元，用于将每个数据块分别输入一个线程中进行渲染。
在一个实施例中，单线程渲染单元，用于在每个线程中，对该线程输入的数据块的第一帧进行渲染，生成第一帧的渲染数据后，循环执行以下步骤依次对其他帧进行渲染，直至对该数据块的所有帧渲染完毕结束循环：将当前帧与前一帧进行数据比对，将当前帧具备且前一帧不具备的数据作为第一数据，将二者具备的相同数据作为第二数据；将前一帧的渲染数据中与第二数据对应的渲染数据作为当前帧的第二渲染数据；通过该线程渲染第一数据，得到当前帧的第一渲染数据；将当前帧的第一渲染数据与当前帧的第二渲染数据合并，生成当前帧的渲染数据。
在一个实施例中，二次渲染模块，包括：
计算光线数据单元，用于采用全局光照算法，计算初次渲染3d几何虚拟模型中光线的物理传递过程；
光照渲染等级设定单元，用于根据光线的物理传递过程确定初次渲染3d几何虚拟模型的光照渲染等级；
光照渲染单元，用于根据光照渲染等级对初次渲染3d几何虚拟模型的光照情况进行二次渲染。
在一个实施例中，光照渲染单元，用于采用材质模型来描述初次渲染3d几何虚拟模型中不同物体表面的材质光特性，材质光特性包括光反射特性、光吸收特性和光散射特性；采用次表面散射渲染方法和环境光遮挡渲染方法，根据初次渲染3d几何虚拟模型中不同物体表面的材质光特性，来渲染初次渲染3d几何虚拟模型中不同物体表面的光反射情况、光吸收情况和光散射情况；采用光子映射方法和光线跟踪方法，来渲染初次渲染3d几何虚拟模型中光线的传输情况和光线的反射情况。
本发明实施例实现了如下技术效果：通过将待生成模拟空间的原始三维数据生成骨架三维虚拟模型，对不同来源的数据进行拼接，可使不同格式的数据进行统一处理和融合，以构建更加完整和精细的三维虚拟模型；同时，对原始三维数据中可能存在的一些误差和噪声进行滤波处理，提高渲染准确性和最终构建的数字孪生模拟空间漫游的可靠性；利用图形处理器并行渲染的机能，对3d几何虚拟模型进行初次渲染以提高大量数据的渲染速度和效率；通过对初次渲染后的3d几何虚拟模型进行二次渲染（对初次渲染后的3d几何虚拟模型中光线的传输情况和光线的反射情况进行渲染），以提高数据渲染的质量，使渲染结果更加真实。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种数字孪生模拟空间的生成方法，其特征在于，包括：
使用传感器采集待模拟现实空间的原始三维数据，并根据所述原始三维数据生成骨架三维虚拟模型，其中，原始三维数据包括点云数据和3d图像数据；
对所述骨架三维虚拟模型进行3d建模，生成3d几何虚拟模型；
将所述3d几何虚拟模型划分为多个数据块，利用图形处理器并行对多个数据块进行渲染，生成初次渲染3d几何虚拟模型，按照预设数量将所述3d几何虚拟模型分割为多个数据块，其中，根据所述图形处理器的内存值确定每个数据块的大小，根据所述图形处理器的最大线程数确定所述预设数量的数值；在所述图形处理器中开启所述预设数量的并行的线程；将每个所述数据块分别输入一个线程中进行渲染；
根据光照特性对所述初次渲染3d几何虚拟模型进行二次渲染，生成最终3d几何虚拟模型；
根据所述最终3d几何虚拟模型生成所述待模拟现实空间的数字孪生模拟空间；
根据光照特性对所述初次渲染3d几何虚拟模型进行二次渲染，包括：
采用全局光照算法，计算所述初次渲染3d几何虚拟模型中光线的物理传递过程；根据所述光线的物理传递过程确定所述初次渲染3d几何虚拟模型的光照渲染等级；根据所述光照渲染等级对所述初次渲染3d几何虚拟模型的光照情况进行二次渲染，其中，二次渲染的过程中使用光学模型来模拟光线的物理传播过程；
根据所述光照渲染等级对所述初次渲染3d几何虚拟模型的光照情况进行二次渲染，包括：
采用材质模型来描述所述初次渲染3d几何虚拟模型中不同物体表面的材质光特性，所述材质光特性包括光反射特性、光吸收特性和光散射特性；采用次表面散射渲染方法和环境光遮挡渲染方法，根据所述初次渲染3d几何虚拟模型中不同物体表面的材质光特性，来渲染所述初次渲染3d几何虚拟模型中不同物体表面的光反射情况、光吸收情况和光散射情况；采用光子映射方法和光线跟踪方法，来渲染所述初次渲染3d几何虚拟模型中光线的传输情况和光线的反射情况，其中，采用多级渲染技术，将场景分解为不同的层次，对不同层次的物体采用不同的渲染方式和精度。
2.如权利要求1所述的数字孪生模拟空间的生成方法，其特征在于，根据所述原始三维数据生成骨架三维虚拟模型，包括：
分别对所述点云数据和所述3d图像数据进行滤波处理，得到滤波后的点云数据和滤波后的3d图像数据；
将滤波后的点云数据和滤波后的3d图像数据进行拼接融合，生成所述骨架三维虚拟模型；
对所述骨架三维虚拟模型进行加强边缘渲染，所述加强边缘渲染包括纹理映射和模型编辑。
3.如权利要求2所述的数字孪生模拟空间的生成方法，其特征在于，将滤波后的点云数据和滤波后的3d图像数据进行拼接融合，包括：
按时间顺序将多个点云数据拼接为一个点云数据，按时间顺序将多个3d图像数据拼接为一个3d图像数据；
对所述一个点云数据进行点云重建和曲面重建，生成基于点云的三维虚拟模型；
提取所述一个3d图像数据中的三维模型信息，根据所述三维模型信息生成基于图像的三维虚拟模型；
将所述基于点云的三维虚拟模型和所述基于图像的三维虚拟模型融合，生成所述骨架三维虚拟模型。
4.如权利要求1所述的数字孪生模拟空间的生成方法，其特征在于，将每个所述数据块分别输入一个线程中进行渲染，包括：
在每个线程中，对该线程输入的数据块的第一帧进行渲染，生成第一帧的渲染数据后，循环执行以下步骤依次对其他帧进行渲染，直至对该数据块的所有帧渲染完毕结束循环：
将当前帧与前一帧进行数据比对，将当前帧具备且前一帧不具备的数据作为第一数据，将二者具备的相同数据作为第二数据；
将前一帧的渲染数据中与所述第二数据对应的渲染数据作为当前帧的第二渲染数据；
通过该线程渲染所述第一数据，得到当前帧的第一渲染数据；
将当前帧的第一渲染数据与当前帧的第二渲染数据合并，生成当前帧的渲染数据。
5.一种数字孪生模拟空间的生成装置，其特征在于，包括：
骨架信息采集模块，用于使用传感器采集待模拟现实空间的原始三维数据，并根据所述原始三维数据生成骨架三维虚拟模型，其中，原始三维数据包括点云数据和3d图像数据；
数据建模模块，用于对所述骨架三维虚拟模型进行3d建模，生成3d几何虚拟模型；
初次渲染模块，用于将所述3d几何虚拟模型划分为多个数据块，利用图形处理器并行对多个数据块进行渲染，生成初次渲染3d几何虚拟模型，按照预设数量将所述3d几何虚拟模型分割为多个数据块，其中，根据所述图形处理器的内存值确定每个数据块的大小，根据所述图形处理器的最大线程数确定所述预设数量的数值；在所述图形处理器中开启所述预设数量的并行的线程；将每个所述数据块分别输入一个线程中进行渲染；
二次渲染模块，用于根据光照特性对所述初次渲染3d几何虚拟模型进行二次渲染，生成最终3d几何虚拟模型；
构建数字孪生空间模块，用于根据所述最终3d几何虚拟模型生成所述待模拟现实空间的数字孪生模拟空间；
所述二次渲染模块，包括：
计算光线数据单元，用于采用全局光照算法，计算初次渲染3d几何虚拟模型中光线的物理传递过程；
光照渲染等级设定单元，用于根据光线的物理传递过程确定初次渲染3d几何虚拟模型的光照渲染等级；
光照渲染单元，用于根据光照渲染等级对初次渲染3d几何虚拟模型的光照情况进行二次渲染；
所述光照渲染单元，用于采用材质模型来描述初次渲染3d几何虚拟模型中不同物体表面的材质光特性，材质光特性包括光反射特性、光吸收特性和光散射特性；采用次表面散射渲染方法和环境光遮挡渲染方法，根据初次渲染3d几何虚拟模型中不同物体表面的材质光特性，来渲染初次渲染3d几何虚拟模型中不同物体表面的光反射情况、光吸收情况和光散射情况；采用光子映射方法和光线跟踪方法，来渲染初次渲染3d几何虚拟模型中光线的传输情况和光线的反射情况。
6.一种计算机设备，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至4中任一项所述的数字孪生模拟空间的生成方法。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至4中任一项所述的数字孪生模拟空间的生成方法的计算机程序。
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