[发明专利]基础设施模型几何形状到图块格式的转换

说明书

在示例实施例中，提供了用于将表示为具有给定符号的高级几何形状图元的基础设施模型的几何形状转换成低级图元，并将这些低级图元编码成适于在客户端设备上传输并最终显示的图块内容的技术。前端应用和后端应用之间的架构分离可以允许后端应用远离客户端设备地执行高级图元的转换。后端应用可以在鲁棒的硬件设备上执行，所述硬件设备在多线程环境中在强大的CPU上执行软件。通过在后端应用上执行CPU密集型操作，客户端设备上的前端应用可能只不过需要提交低级图元以便在其GPU上进行渲染。

背景。

技术领域

本公开总地涉及基础设施建模，并且更具体地，涉及利用图块（tile）显示基础设施模型的视图。

背景技术

贯穿基础设施（例如，建筑、工厂、道路、铁路、桥梁、电力和通信网络等）的设计、构造和操作，使用基础设施建模应用来建模基础设施经常是合期望的。基础设施建模应用传统上已经使用了各种不同的技术和数据格式来维护项目不同阶段的基础设施描述。在过去，根据这样的格式维护的基础设施模型已经脱节，并且已经包括大量的数据冗余和其他低效源。模型可能已经针对特定的用例进行了优化和适配，而没有太多考虑基础设施项目的其他阶段，这导致了不同的产品/规程/阶段数据孤岛。

最近，已经开发了如下系统，其能够打破这样的现有的产品/规程/阶段数据孤岛，并且使得能够生成现实世界基础设施的真正“数字双胞胎”，所述“数字双胞胎”以统一的方式描述基础设施的各方面。这种“数字双胞胎”的生成已经解决了传统基础设施建模技术的许多限制。然而，它也导致了技术挑战。

这些挑战之一涉及如何在客户端设备上高效地显示基础架构模型的视图。由于客户端设备本身可能缺乏用于生成视图的处理和存储能力，因此它们可能代替地依赖云计算设备来“发布”模型。在传统模型“发布”中，云计算设备可以生成所有可能的图块（例如，二维（2D）或三维（3D）图块）的集合，所述图块表示基础设施模型在不同LOD上的部分。这样的图块生成可以涉及将基础设施模型的几何形状转换成可以容易地在客户端设备的显示屏上显示的形式。当需要时，可以向客户端设备供应图块，客户端设备简单地读取所供给的图块并渲染其内容。

虽然存在用于将一些类型的基础设施模型的几何形状转换成可以容易地显示在客户端设备的显示屏上的形式的某些现有技术，但是这样的现有技术遭受许多缺点。例如，已经利用了已经使用标准格式（如GL传输格式（gITF））来表示网格和图块树的技术。然而，以其标准形式的gITF不具有产生某些图元（诸如折线（polyline），包括网格边）的能力。已经尝试扩展gITF，以允许它的图块将折线和边的定义包括为简单的线串，所述线串将被反序列化和细分。然而，扩展gITF具有缺点。折线和边的细分是处理密集型操作，其可能给客户端设备经常有限的处理资源带来负担。客户端设备可以利用适度的中央处理单元（CPU）在单线程环境中执行它们的软件。gITF的固有结构不适宜于与折线和边一起使用，并且这样做的修改可能导致存储资源的低效利用。例如，gITF将图元描述为二进制数据的多个并行阵列（例如，网格的顶点由用于定位的阵列、用于颜色的另一阵列、用于法向量的第三阵列来描述，每个阵列具有相同长度）。如果该结构适用于存储折线，则当对折线进行细分时，折线的每个线段中的每个顶点被重复三次，从而导致包含大量重复数据的三个并行阵列。当对网格的边进行细分时，存储资源的这种低效使用可能甚至更糟糕，因为与边相关联的所有顶点数据在具有已经描述网格的顶点数据的情况下是冗余的。

因此，存在对于用于将基础设施模型的几何形状转换成适于传输和在客户端设备上显示的格式的改进技术的需要，所述改进技术更好地利用处理和存储资源。

发明内容