[发明专利]一种基于三角面片个数划分的三维金字塔构建方法

说明书

本发明公开了一种基于三角面片个数划分的三维金字塔构建方法，步骤为：S1：分别设置单节点最大三角面片个数FaceCount参数和单构件最大三角面片个数meshFaceCount参数；S2：读取三维模型的数据，解析三维模型的几何、纹理和属性信息；S3：设置二叉树的最大深度，将读取的三维模型设置为二叉树的根节点；S4：确定节点分裂的坐标轴方向，对二叉树进行分裂；S5：遍历二叉树，重新计算二叉树每个节点外包围盒；合并三维模型中相同纹理的构件，并构建构件集合；S6：遍历二叉树节点，计算当前节点三角面片化简参数，并进行三角面化简；S7：对化简后的三角面片纹理坐标进行重新计算；S8：输出模型金字塔数据。

技术领域

本发明涉及三维模型索引创建技术领域，具体涉及一种基于三角面片个数划分的三维金字塔构建方法。

背景技术

三维GIS已经成为当今乃至未来GIS技术的主要标志性内容之一，它突破了空间信息在二维地图平面中单调表现的束缚，为各行各业以及人们的日常生活提供了更有效的辅助决策支持。随着“数字孪生”概念深入人心，在智慧城市、智慧园区、智慧工厂等行业应用中，对城市级大场景三维模型展示的需求越来越强烈。

海量二维 GIS 数据以及瓦片式地形景观数据的高效组织管理技术已经相对成熟，而高效、一体化地组织与管理复杂的海量的大场景的三维空间模型数据一直是研究的前沿难点问题，也是三维GIS从局部范围示范应用到城市级综合应用面临的主要技术挑战。由于模型数据量大、三维空间对象几何形状各异、空间分布稀疏不均，构建高效的三维空间索引成为难题。一方面，由于城市级大场景三维模型数据量巨大，很难通过化简算法，在不影响客户端展示效果的前提下，将数据量减少至可控范围；另一方面，由于三维空间对象空间分布稀疏不均，采用基于空间范围划分的方式构建的空间索引，在空间分布密集的区域会产生相对大的模型切片，影响网络传输和前端渲染效率。基于三角面片个数划分的三维金字塔构建方法，在构建模型层次树的过程中，依据模型三角面片个数以构件为单位进行划分，使得模型构件在树的各个节点中均匀分布，不会出现基于空间范围划分方式中的局部大切片现象；通过设置单瓦片最大三角面片个数，采用边距和距离加权相结合的边折叠算法对构件三角面片进行简化，限制单节点三角面片数量，满足客户端大场景三维模型展示的需求。

近年来，国内外学者在海量三维空间数据高效组织和管理领域做了大量研究，如中国专利文献CN200910063373.2发明提出顾及多细节层次的三维r树空间索引方法，采用可扩展多层次功能的三维R树索引结构，在节点分裂过程中，通过k-medoids算法，选择插入目标后，对从已选叶节点上溯根节点路径上各层节点的影响最小，如重叠体积，覆盖体积增长最小的节点作为插入节点，解决了R树索引空间重叠的问题，此方法本质上是基于空间范围的三维空间索引方法，不能解决模型构件空间分布不均匀对索引效率影响的问题；CN200910063371.3发明提出基于数据内容的三维空间数据自适应多级缓存系统，该系统的三维空间数据多级缓存采用缓存池的设计思想，通过基于数据内容的三维空间数据分类方法，将三维空间数据在缓存进行分类组织、分池管理；其中包括位于客户端的三维空间数据绘制缓存(一级缓存)、三维空间数据内存缓存(二级缓存)、三维空间数据文件缓存(三级缓存)、以及位于数据库服务器端的三维空间数据引擎服务缓存(四级缓存)。四级缓存分别由各自的缓存管理模块来控制，并通过多级缓存自适应管理模块统一管理客户端和数据库服务器端的多级缓存，自适应对各级缓存进行调整，提高了大规模三维空间数据动态调度的效率，此方法是对模型文件进行缓存，没有利用空间索引。

因此，有必要开发一种三维金字塔构建方法，能够保证空间索引效率不会受模型构件空间分布的影响，又能很好的生成层次细节模型，利用客户端渲染调度机制，满足大场景三维模型展示的需求。

发明内容

本发明主要解决的问题是提供一种基于三角面片个数划分的三维金字塔构建方法，利用模型三角面片个数信息，以构件为单位，对模型层次树的节点进行分裂，可以保证相同层级的节点大小基本相等，不会出现局部大切片现象。