CN116991795A - 一种三维模型自动轻量化处理方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及三维模型轻量化技术领域，具体公开了一种三维模型自动轻量化处理方法和系统，包括自动导出指定文件格式和存放路径的三维模型文件；编写自动读取脚本，基于自动读取脚本自动读取指定存放路径下指定文件格式的三维模型文件，并导入Pixyz中；编写三维模型自动处理脚本，基于三维模型自动处理脚本自动对Pixyz中的三维模型文件执行轻量化与格式转换处理；导出轻量化后的三维模型文件；该方法按照脚本执行三维模型轻量化流程，能够定时自动处理大规模三维模型，从而提升了整个三维模型轻量化处理的工作效率及准确率。
Description
技术领域
本发明涉及三维模型轻量化技术领域，具体涉及一种三维模型自动轻量化处理方法和系统。
背景技术
近年来对数字孪生的研究热度不断攀升，数字孪生的内涵不断拓展，已经逐步由概念炒作进入扩展应用期，成为了企业数字化转型、产品性能升级必不可少的基础支撑技术之一；三维可视化模型作为数字孪生的核心要素，承担着描述物理实体几何参数(如形状、尺寸、位置等)、关系(如装配关系)、通过细节层次渲染由视觉表示物理实体的任务，是用户与高渲染数字孪生平台交互的首要元素；由于三维模型格式多样(stp、fbx、iges、3dxml等)、体积庞大(多为GB级)，导致模型加载速度降低，浏览与渲染过程卡顿，需要对三维模型进行轻量化处理，使其能够满足快速解析与渲染需要。
目前关于三维模型轻量化处理方面主要有三种方法，第一种方法是基于导出为网格模型(例如三角网格)的轻量化技术，该技术由于模型外观形状是由大量三角面片组成，导致表达的模型不是特别准确；第二种方法是基于细小特征和低可见度零部件抑制的模型轻量化技术，该轻量化技术保持模型外观相似，通过识别并去除模型中隐藏的细小特征实现简化模型的目的；第三种方法是基于LOD(Level of Detail)层次细节模型的模型轻量化技术，该模型轻量化技术通过判断模型显示层级的差异，控制模型的显示细节进而实现简化模型的目的。
上述方法在模型轻量化方面均起到了一定的效果，但也存在较为明显的缺点，总体表现在上述方法侧重于通过算法实现三维模型轻量化效率的提升，但其轻量化流程需要人工设置三维模型导入导出流程、设置文件存储与读取路径、执行轻量化命令等操作；而对于大规模三维模型轻量化需求而言，人工进行模型轻量化处理的效率很慢，且容易出错。
发明内容
针对上述问题，本发明的一个目的是提供一种三维模型自动轻量化处理方法，该方法按照脚本执行三维模型轻量化流程，能够定时自动处理大规模三维模型，从而提升了整个三维模型轻量化处理的工作效率及准确率。
本发明的第二个目的是提供一种三维模型自动轻量化处理系统。
本发明所采用的第一个技术方案是：一种三维模型自动轻量化处理方法，包括以下步骤：
S100：自动导出指定文件格式和存放路径的三维模型文件；
S200：编写自动读取脚本，基于所述自动读取脚本自动读取指定存放路径下指定文件格式的三维模型文件，并导入Pixyz中；
S300：编写三维模型自动处理脚本，基于所述三维模型自动处理脚本自动对Pixyz中的三维模型文件执行轻量化与格式转换处理；
S400：导出轻量化后的三维模型文件。
优选地，所述步骤S100包括以下子步骤：
S110：获取需要导出的三维模型所对应的唯一ID和版本信息；
S120：指定导出的三维模型文件的格式和存放路径；
S130：基于所述三维模型所对应的唯一ID和版本信息，使用C++编程语言和CAA接口进行二次开发，自动将所述三维模型导出为指定文件格式和存放路径的三维模型文件。
优选地，所述步骤S200包括：
执行所述自动读取脚本自动在指定的存放路径下查找指定文件格式的三维模型文件，并进行读取与解析；以及通过执行自动读取脚本在后台调用Pixyz，将指定文件格式的三维模型文件导入Pixyz中。
优选地，所述步骤S300中包括：
S310：执行所述三维模型自动处理脚本将Pixyz中的三维模型文件导入到Pixyz轻量化处理场景中；
S320：修复所述三维模型文件；
S330：对修复后的三维模型文件进行网格化处理；
S340：对网格化处理后的三维模型文件进行三角形合并；
S350：将经过三角形合并的三维模型文件的层级进行合并；
S360：隐藏三维模型文件中的不可见部件；
S370：选中三维模型文件中的细小零部件并删除，从而完成三维模型的轻量化处理。
优选地，所述步骤S310～S330包括：
执行三维模型自动处理脚本调用importScene函数，将保存在Pixyz中的三维模型文件导入到Pixyz轻量化处理场景中；
执行所述三维模型自动处理脚本调用repairCAD函数，对三维模型文件进行修复处理；
执行所述三维模型自动处理脚本调用tessellate函数，对修复后的三维模型文件进行网格化处理。
优选地，所述步骤S340包括：
执行三维模型自动处理脚本调用decimate函数，对面片模型进行三角形合并处理。
优选地，所述步骤S350包括：
执行三维模型自动处理脚本调用mergeByTreeLevel函数，按照结构树层级对经过三角形合并的三维模型文件的层级进行合并。
优选地，所述步骤S360包括：
执行三维模型自动处理脚本调用hiddenRemoval函数，将当前视角下三维模型内部的不可见部件选中、隐藏并删除。
优选地，所述步骤S370包括：
执行三维模型自动处理脚本调用selectByMaximumSize函数，根据设定的零部件尺寸阈值，选中所有小于该零部件尺寸阈值的零部件，以获得所有细小零部件；
执行三维模型自动处理脚本调用deleteOccurences函数，将所有细小零部件进行删除。
本发明所采用的第二个技术方案是：一种三维模型自动轻量化处理系统，包括模型自动输出模块、脚本编写模块、模型自动读取模块和模型自动处理模块；
所述模型自动输出模块用于自动导出指定文件格式和存放路径的三维模型文件；
所述脚本编写模块用于编写自动读取脚本和三维模型自动处理脚本；
所述模型自动读取模块用于基于所述自动读取脚本自动读取指定存放路径下指定文件格式的三维模型文件，并导入Pixyz中；
所述模型自动处理模块用于基于所述三维模型自动处理脚本自动对Pixyz中的三维模型文件执行轻量化与格式转换处理，以及导出轻量化后的三维模型文件。
上述技术方案的有益效果：
(1)本发明公开的一种三维模型自动轻量化处理方法按照脚本执行三维模型轻量化流程，能够定时自动处理大规模三维模型，从而提升了整个三维模型轻量化处理的工作效率及准确率。
(2)相较于传统轻量化方法，本发明公开的一种三维模型自动轻量化处理方法大幅提升轻量化处理速率，并实现了自动轻量化处理。
(3)本发明公开的一种三维模型自动轻量化处理方法能够将三维模型轻量化的各主要环节(三维模型保存与导出、三维模型导入轻量化软件、执行轻量化处理、轻量化模型导出)进行串联，通过编辑脚本的方式，实现全流程自动化处理；在面对较大规模的模型轻量化处理需求时，能够节省大量人工导入导出的时间成本，相较于现有技术，能够极大提升轻量化处理效率。
附图说明
图1为本发明的一个实施例提供的一种三维模型自动轻量化处理方法的流程框图；
图2为本发明的一个实施例提供的一种三维模型自动轻量化处理系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的范围由权利要求书限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“第一”“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
3DE平台：3DE平台是法国达索公司开发的基于公有云部署的云端协作平台，在这个平台上集成CATIA、DELMIA、ENOVIA等设计、模拟和管理解决方案，为用户提供随时随地通过不同设备访问业务所需数据的能力。
Pixyz：Pixyz是Pixyz Software开发的针对3D、AR和VR应用场景，，大幅度优化CAD模型、三维模型与点云模型的轻量化处理软件，能够读取、优化、渲染和保存多种格式、大小和复杂性的模型文件，并保留原始数据的关键特征。
3dxml、glb、stp、iges：本方法中所涉及平台使用的相关文件后缀名。
Python、C++：本方法中所涉及二次开发所使用的计算机开发语言。
实施例一
如图1所示，本发明的一个实施例提供了一种三维模型自动轻量化处理方法，包括以下步骤：
S100：自动导出指定文件格式和存放路径的三维模型文件；
本发明对3DE平台进行二次开发，使用3DE平台自动导出三维模型，具体包括以下子步骤：
S110：获取需要导出的三维模型所对应的唯一ID和版本信息；
整理3DE平台中所有需要轻量化的三维模型(即三维实体模型)，统计需要轻量化的三维模型在数据库中的唯一ID和版本信息，并将各三维模型所对应的唯一ID和版本信息保存到txt文档或者excel文档。
S120：指定导出的三维模型文件的格式和存放路径；
指定导出的三维模型文件的格式和存放路径；以及指定后台3DE服务器登录账号票据，指定后台3DE服务器登录账号票据后，可以通过程序自动登录3DE服务器，获取服务器上的三维模型文件，而不需要每次手动输入3DE平台的账号密码。
S130：基于三维模型所对应的唯一ID和版本信息，使用C++编程语言和CAA接口进行二次开发，自动将三维模型导出为指定文件格式和存放路径的三维模型文件；
利用C++编程语言(例如可通过Microsoft Visual Studio 2015编译平台)并引用3DE二次开发的CAA开放接口，来实现3DE平台中的模型自动导出程序；具体包括：
利用C++编程语言(例如可通过Microsoft Visual Studio 2015编译平台)及3DE底层开放的二次开发接口来实现一个可执行的exe程序；该程序可以通过3DE账号和密码生成的Tickey来登录3DE平台，并根据传入的参数从平台中搜索到要执行导出的三维模型，最后将该模型从平台中导出并存储到本地指定路径中，导出的模型格式例如可以为常用的stp格式或3dxml格式；即模型自动导出程序启动后，将所有需要轻量化的三维模型自动导出为指定文件格式和存放路径的三维模型文件。
S200：编写自动读取脚本，基于自动读取脚本自动读取指定存放路径下指定文件格式的三维模型文件，并导入Pixyz中；
S210：编写自动读取脚本，基于自动读取脚本自动读取指定存放路径下指定文件格式的三维模型文件：
编写自动读取脚本，例如：
执行所述自动读取脚本自动在指定的存放路径下查找指定文件格式(3dxml或其他格式)的三维模型文件，并进行读取与解析。
S220：将指定文件格式的三维模型文件导入Pixyz中：
通过执行自动读取脚本在后台调用Pixyz，将指定文件格式的三维模型文件导入Pixyz中。
S300：编写三维模型自动处理脚本，基于所述三维模型自动处理脚本自动对Pixyz中的三维模型文件执行轻量化与格式转换处理。
编写三维模型自动处理脚本，例如：
建立代码的Python脚本文件：创建一个文件夹，用于接收导入的三维模型文件(即三维实体模型文件)；以及创建监听处理，有文件导入时开始执行轻量化处理；创建监听处理包括：
1)创建一个循环调用函数；2)调用循环调用函数后遍历输入文件夹获取对应扩展名的输入文件；3)有输入文件则检查文件是否拷贝完成；4)对拷贝完成的文件进行轻量化处理；5)删除轻量化成功的输入文件。
基于三维模型自动处理脚本自动对Pixyz中的三维模型文件执行轻量化与格式转换处理包括以下子步骤：
S310：执行三维模型自动处理脚本将Pixyz中的三维模型文件导入到Pixyz轻量化处理场景中；
执行三维模型自动处理脚本调用importScene函数，将保存在Pixyz中的三维模型文件导入到Pixyz轻量化处理场景中。
S320：修复所述三维模型文件；
执行三维模型自动处理脚本调用repairCAD函数，对三维模型文件进行修复处理，修复三维模型中可能存在的自由边、重复元素等错误。
S330：对修复后的三维模型文件进行网格化处理；
执行三维模型自动处理脚本调用tessellate函数，对修复后的三维模型文件进行网格化处理；进行网格化处理是指将三维模型处理为面片模型，完成网格化处理后，后续才能将面片模型保存为渲染引擎支持的格式。
S340：对网格化处理后的三维模型文件进行三角形合并；
执行三维模型自动处理脚本调用decimate函数，对面片模型进行三角形合并处理，将坐标位置相近的面片顶点合并，以减少面片数量。
S350：将经过三角形合并的三维模型文件的层级进行合并；
执行三维模型自动处理脚本调用mergeByTreeLevel函数，按照结构树层级对经过三角形合并的三维模型文件的层级进行合并；其中，结构树层级是指模型文件中网格体的层级结构，所有模型文件的格式会有一个根节点，在根节点下面会有子节点，组成模型文件的层级结构。
S360：隐藏三维模型文件中的不可见部件；
执行三维模型自动处理脚本调用hiddenRemoval函数，可选择零件(Part)、贴片(Patches)、多边形(Polygons)等筛选方式，将当前视角下三维模型内部的不可见部件选中、隐藏并删除。
S370：选中三维模型文件中的细小零部件并删除，从而完成了三维模型的轻量化处理；
执行三维模型自动处理脚本调用selectByMaximumSize函数，根据设定的零部件尺寸阈值，选中所有小于该零部件尺寸阈值的零部件，以获得所有细小零部件；
执行三维模型自动处理脚本调用deleteOccurences函数，将选中的所有细小零部件进行删除；在不影响三维模型整体视觉效果的前提下，尽可能缩减三维模型文件的大小。
进一步的，在一个实施例中，还包括计算轻量化后的三维模型的UV信息与碰撞体信息；
执行三维模型自动处理脚本调用mapUvOnAABB函数，计算轻量化后的三维模型的UV信息与碰撞体信息。
三维模型原来的UV信息和碰撞体信息经过上述轻量化处理后会发生变化，需要重新计算，计算UV信息后便于重新对模型进行贴图渲染，计算碰撞体信息后便于重新对模型进行碰撞检测，防止出现模型干涉。
S400：导出轻量化后的三维模型文件。
完成了三维模型的轻量化处理后，三维模型自动处理脚本调用export函数，根据选中的文件格式(包括但不限于glb、stp、iges等通用格式)，完成三维模型文件的格式转换并保存至指定位置，从而完成了三维模型快速轻量化处理与集成。
实施例二
如图2所示，本发明的一个实施例提供了一种三维模型自动轻量化处理系统，包括模型自动输出模块、脚本编写模块、模型自动读取模块和模型自动处理模块；
所述模型自动输出模块用于自动导出指定文件格式和存放路径的三维模型文件；
本发明中模型自动输出模块是在三维设计软件平台3DE的基础上进行二次开发得到的，该模块可将选定的所有需要进行轻量化处理的三维模型自动输出(即自动导出)为指定格式(例如为3dxml格式)的三维模型文件，并将指定格式的三维模型文件存放于指定路径下；指定存放路径可由用户自定义。
所述脚本编写模块用于编写自动读取脚本和三维模型自动处理脚本。
所述模型自动读取模块用于基于自动读取脚本自动读取指定存放路径下指定文件格式的三维模型文件，并导入Pixyz中；即用于将存放在指定路径下的指定格式的三维模型文件读取后，再导入模型自动处理模块中进行三维模型处理。
所述模型自动处理模块用于基于所述三维模型自动处理脚本自动对Pixyz中的三维模型文件执行轻量化与格式转换处理；以及导出轻量化后的三维模型文件。
本发明中的模型自动处理模块是核心功能模块，其主要用于对指定格式(例如3dxml格式)的三维模型文件进行批量格式转换处理与轻量化处理；模型自动处理模块是基于python语言进行开发，可实现后台调用Pixyz，并调用Pixyz的格式转换与轻量化工具，完成三维模型轻量化处理后，转换为glb、stp、iges等通用格式并保存至指定路径。
在本申请所提供的实施例中，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，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元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单元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单元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。
所述功能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。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，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，可轻易想到变化或替换，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)
1.一种三维模型自动轻量化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100：自动导出指定文件格式和存放路径的三维模型文件；
S200：编写自动读取脚本，基于所述自动读取脚本自动读取指定存放路径下指定文件格式的三维模型文件，并导入Pixyz中；
S300：编写三维模型自动处理脚本，基于所述三维模型自动处理脚本自动对Pixyz中的三维模型文件执行轻量化与格式转换处理；
S400：导出轻量化后的三维模型文件。
2.根据权利要求1所述的三维模型自动轻量化处理方法，其特征在于，所述步骤S100包括以下子步骤：
S110：获取需要导出的三维模型所对应的唯一ID和版本信息；
S120：指定导出的三维模型文件的格式和存放路径；
S130：基于所述三维模型所对应的唯一ID和版本信息，使用C++编程语言和CAA接口进行二次开发，自动将所述三维模型导出为指定文件格式和存放路径的三维模型文件。
3.根据权利要求1所述的三维模型自动轻量化处理方法，其特征在于，所述步骤S200包括：
执行所述自动读取脚本自动在指定的存放路径下查找指定文件格式的三维模型文件，并进行读取与解析；以及通过执行自动读取脚本在后台调用Pixyz，将指定文件格式的三维模型文件导入Pixyz中。
4.根据权利要求1所述的三维模型自动轻量化处理方法，其特征在于，所述步骤S300中包括：
S310：执行所述三维模型自动处理脚本将Pixyz中的三维模型文件导入到Pixyz轻量化处理场景中；
S320：修复所述三维模型文件；
S330：对修复后的三维模型文件进行网格化处理；
S340：对网格化处理后的三维模型文件进行三角形合并；
S350：将经过三角形合并的三维模型文件的层级进行合并；
S360：隐藏三维模型文件中的不可见部件；
S370：选中三维模型文件中的细小零部件并删除，从而完成三维模型的轻量化处理。
5.根据权利要求4所述的三维模型自动轻量化处理方法，其特征在于，所述步骤S310～S330包括：
执行三维模型自动处理脚本调用importScene函数，将保存在Pixyz中的三维模型文件导入到Pixyz轻量化处理场景中；
执行所述三维模型自动处理脚本调用repairCAD函数，对三维模型文件进行修复处理；
执行所述三维模型自动处理脚本调用tessellate函数，对修复后的三维模型文件进行网格化处理。
6.根据权利要求4所述的三维模型自动轻量化处理方法，其特征在于，所述步骤S340包括：
执行三维模型自动处理脚本调用decimate函数，对面片模型进行三角形合并处理。
7.根据权利要求4所述的三维模型自动轻量化处理方法，其特征在于，所述步骤S350包括：
执行三维模型自动处理脚本调用mergeByTreeLevel函数，按照结构树层级对经过三角形合并的三维模型文件的层级进行合并。
8.根据权利要求4所述的三维模型自动轻量化处理方法，其特征在于，所述步骤S360包括：
执行三维模型自动处理脚本调用hiddenRemoval函数，将当前视角下三维模型内部的不可见部件选中、隐藏并删除。
9.根据权利要求4所述的三维模型自动轻量化处理方法，其特征在于，所述步骤S370包括：
执行三维模型自动处理脚本调用selectByMaximumSize函数，根据设定的零部件尺寸阈值，选中所有小于该零部件尺寸阈值的零部件，以获得所有细小零部件；
执行三维模型自动处理脚本调用deleteOccurences函数，将所有细小零部件进行删除。
10.一种三维模型自动轻量化处理系统，其特征在于，包括模型自动输出模块、脚本编写模块、模型自动读取模块和模型自动处理模块；
所述模型自动输出模块用于自动导出指定文件格式和存放路径的三维模型文件；
所述脚本编写模块用于编写自动读取脚本和三维模型自动处理脚本；
所述模型自动读取模块用于基于所述自动读取脚本自动读取指定存放路径下指定文件格式的三维模型文件，并导入Pixyz中；
所述模型自动处理模块用于基于所述三维模型自动处理脚本自动对Pixyz中的三维模型文件执行轻量化与格式转换处理，以及导出轻量化后的三维模型文件。
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