[发明专利]一种三维城市路网程序化建模方法

说明书

本发明公开了一种三维城市路网程序化建模方法，涉及三维交通路网仿真技术领域，本发明方法解决了现有交通仿真系统中路网建模存在人工建模工作量大、可视化效果不佳的问题；能正确计算出道路UV映射，并且不会出现纹理倾斜的情况，道路表达更加真实、效果更好；利用曲线控制点生成路段mesh顶点，操作简便；通过设定最小偏转角的方法，去除了直线段中部多余的型值点，在保持曲线形状基本不变的前提下，大幅减少了冗余型值点，并且适用于任一曲线算法生成的均匀点集；只需要获取基础控制点，就能自动生成道路模型，适用于大规模道路模型自动生成。

技术领域

本发明涉及三维交通路网仿真技术领域，具体而言，涉及一种三维城市路网程序化建模方法。

背景技术

目前，随着车辆数量的增长，城市污染也越来越严重、交通压力也越来越大，交通道路的利用率也呈现出不同的差异，对于交通拥堵路段，市政规划就会重新设计和规划，为了对汽车尾气对环境污染进行评估和验证市政道路设计的合理性和有效性，需要根据城市道路数据设计一套三维的交通仿真系统，来测试仿真效果和效率，同时对于城市交通展示、还原事故现场等具有很重要的意义。目前的交通仿真技术，从仿真规模方面来说，还存在仿真规模小、仿真不够灵活、利用价值较局限。从三维仿真方面来说，大多使用3dMax、CAD等图形工具对道路进行建模，而通过程序来对三维道路表面建模的方法都比较复杂，并且需要以计算机图形学知识为基础。

Adam Goode-nough和Scott Brown提出了将CityEnine和SUMO进行融合的方法来构建场景，结合了SUMO的仿真优势和City-Engine城市模型的建模优势，其对复杂道路结构表达的还是不够好，构建出来的道路结构呈折线，不够平滑。王贤隆等人提出了一种自动构建三维城市路网的方法，首先通过包围盒算法计算出道路控制点坐标，然后通过贝塞尔曲线和高程数据模型构造交叉口等复杂的道路结构，最后通过二维纹理映射算法和Catmull－Rom样条算法优化可视化效果，其包围盒算法计算较复杂，并且传统的Catmull－Rom样条算法得到的分段点存在冗余部分，导致性能降低。

发明内容

本发明在于提供一种三维城市路网程序化建模方法，其能够缓解上述问题。

为了缓解上述的问题，本发明采取的技术方案如下：

一种三维城市路网程序化建模方法，包括以下步骤：

S1、获取车行道的控制点数据，设定分段倍率；

S2、根据控制点数据和分段倍率，基于三次Hermite曲线计算控制点之间的分段点，生成曲线点集；

S3、设定最小偏转角，基于三次Hermite曲线和最小偏转角对曲线点集进行简化；

S4、根据简化后的曲线点集计算得到车行道mesh的顶点点集，所述车行道mesh的顶点点集中的每一顶点均具有顶点索引；

S5、根据车行道mesh的顶点点集计算得到车行道三角形索引；

S6、根据车行道mesh的顶点点集计算车行道纹理映射UV；

S7、根据车行道mesh的顶点点集、车行道三角形索引以及车行道纹理映射UV，采用三维建模引擎生成车行道三维模型，若不需要人行道，则建模结束，否则继续执行步骤S8；

S8、根据车行道mesh的顶点点集计算得到人行道mesh的顶点点集；

S9、根据人行道mesh的顶点点集计算得到人行道三角形索引；

S10、根据人行道mesh的顶点点集计算人行道纹理映射UV；

S11、根据人行道mesh的顶点点集、人行道三角形索引以及人行道纹理映射UV，采用三维建模引擎生成人行道三维模型，建模结束。