本發(fā)明涉及圖形圖像領(lǐng)域，特別是涉及實(shí)景三維模型與三維仿真模型混合加載方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，利用傾斜攝影技術(shù)獲取地面影像，進(jìn)而建立實(shí)景三維模型得到了廣泛的應(yīng)用，許多城市利用直升機(jī)、無(wú)人機(jī)等飛行器獲取了多視角的影像，建立了實(shí)景三維模型。由于實(shí)景三維模型的紋理來(lái)自航攝影像，因而建立的三維模型真實(shí)感強(qiáng)，效果好，在大場(chǎng)景展示、以及建筑屋頂?shù)雀┮曇暯巧媳热斯とS模型有優(yōu)勢(shì)。但由于數(shù)據(jù)來(lái)源高空拍攝以及遮擋等原因，實(shí)景模型在精細(xì)表達(dá)上，效果不及三維仿真模型，尤其在接近地面或有遮擋的區(qū)域，建模效果不佳，甚至無(wú)法建立有效的三維模型，形成空洞。同時(shí)，實(shí)景三維模型通常是按格網(wǎng)組織的“表皮”模型，各類地物連成一個(gè)整體，不具有單體性質(zhì)，導(dǎo)致難以開展城市精細(xì)化管理等應(yīng)用。

三維仿真模型是一種人工三維模型，通過(guò)采集地形圖或其他測(cè)量方式獲取建筑幾何形狀數(shù)據(jù)，利用手工方式建立模型幾何形狀，因此模型是獨(dú)立的，單體化的，可以與經(jīng)濟(jì)社會(huì)屬性等進(jìn)行整合，為城市精細(xì)化管理提供較好支持。同時(shí)利用人工拍攝方式獲取紋理，制作得到的模型形狀更加規(guī)則、紋理美觀、干凈，在建筑底商等近地面表達(dá)效果較好，精細(xì)表達(dá)效果好。但由于幾何數(shù)據(jù)和紋理采集都是人工在地面進(jìn)行，在建筑頂面，特別是屋頂造型效果弱，導(dǎo)致其真實(shí)性不及利用傾斜攝影測(cè)量技術(shù)得到的實(shí)景三維模型，尤其是在觀察街區(qū)、城市等宏觀視角下時(shí)，其“不真實(shí)”的感覺(jué)較為明顯。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是實(shí)景三維模型與三維仿真模型混合加載方法。在該方法中，綜合利用了實(shí)景三維模型和三維仿真模型兩種數(shù)據(jù)資源的不同優(yōu)勢(shì)，在宏觀層面利用傾斜攝影模型色彩真實(shí)、細(xì)節(jié)豐富的優(yōu)點(diǎn)，在微觀層面利用了三維仿真細(xì)節(jié)完整、紋理清晰的優(yōu)化，從而達(dá)到對(duì)城市進(jìn)行真實(shí)展現(xiàn)的目的，解決了單一利用實(shí)景三維模型或三維仿真模型難以同時(shí)較好表現(xiàn)城市宏觀和微觀形態(tài)和色彩的問(wèn)題，可在城市形象展示、城鄉(xiāng)規(guī)劃建設(shè)和管理、地產(chǎn)商業(yè)宣傳等領(lǐng)域開展應(yīng)用，提升三維數(shù)字城市的應(yīng)用效果。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種實(shí)景三維模型與三維仿真模型混合加載方法，包括如下步驟：

步驟s1、對(duì)實(shí)景三維模型進(jìn)行區(qū)塊劃分；

步驟s2、設(shè)計(jì)混合加載參數(shù)；

步驟s3、在三維場(chǎng)景中相機(jī)參數(shù)發(fā)生變化時(shí)混合加載實(shí)景三維模型與三維仿真模型；

所述步驟s1包括：

步驟s11、確定實(shí)景三維模型的區(qū)塊大小；

對(duì)所有三維仿真模型，采用統(tǒng)計(jì)法統(tǒng)計(jì)三維仿真模型平均包圍盒大小；

首先獲取三維仿真模型中要素的包圍盒，設(shè)定xmax,xmin及ymax，ymin分別為包圍盒x方向和y方向的最大和最小值，計(jì)算得到包圍盒x和y方向的平均長(zhǎng)度avgxlength和avgylength；取avgxlength和avgylength中較大值，為了簡(jiǎn)化數(shù)值，對(duì)較大值進(jìn)行向上取整，得到區(qū)塊大小gridsize,所述m、i、n均為正整數(shù)；

步驟s12、使用區(qū)塊大小，對(duì)實(shí)景三維模型進(jìn)行區(qū)塊處理:

判斷實(shí)景三維模型是否進(jìn)行過(guò)分割；當(dāng)實(shí)景三維模型沒(méi)有進(jìn)行過(guò)分割，則跳過(guò)此步驟；

當(dāng)實(shí)景三維模型進(jìn)行過(guò)分割，則對(duì)這些模型進(jìn)行合并，得到大范圍的實(shí)景三維模型；

步驟s13、利用所述步驟s11確定的區(qū)塊大小，對(duì)實(shí)景三維模型進(jìn)行分割，提取出與三維仿真模型空間范圍一致的部分實(shí)景三維模型。

較佳的，所示步驟s2包括：

所述設(shè)計(jì)混合加載參數(shù)fusionparam，參數(shù)至少包括相機(jī)參數(shù)、混合距離、切換模式、更新頻率；

相機(jī)參數(shù)指相機(jī)的空間位置、相機(jī)姿態(tài)和其它參數(shù)；所述空間位置包括橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)和絕對(duì)高程，用x、y、z表示，取任意數(shù)；相機(jī)姿態(tài)包括相機(jī)的方向、俯仰角、翻滾角，用d、p、r表示；其中0≤d<360、-90≤p≤90、-90≤r≤90；其它參數(shù)包括相機(jī)視角大小angle；

混合距離指實(shí)景三維模型和三維仿真模型進(jìn)行切換時(shí)，模型距離相機(jī)的空間距離，取大于0的任意數(shù)；

切換模式指當(dāng)相機(jī)位置發(fā)生變化，引起實(shí)景三維模型和三維仿真模型切換時(shí)，模型切換顯示的順序；

更新頻率指判斷相機(jī)位置是否發(fā)生變化，以更新三維場(chǎng)景模型的時(shí)間間隔，用rate表示，單位為毫秒。

較佳的，所述步驟s3包括：

s31、設(shè)置一個(gè)相機(jī)參數(shù)cameraparam，包括相機(jī)位置、相機(jī)姿態(tài)和其它參數(shù)，各參數(shù)與步驟s2相同；

在相機(jī)參數(shù)確定的條件下，以相機(jī)為中心、混合距離為半徑、相機(jī)方向d為朝向、相機(jī)視角大小為圓心角的錐形區(qū)域sector，稱為三維仿真模型加載區(qū)域，區(qū)域sector外為實(shí)景三維模型加載區(qū)域；

s32、根據(jù)fusionparam中的更新頻率，定期保存當(dāng)前相機(jī)位置，并與上次相機(jī)位置進(jìn)行對(duì)比，如果發(fā)生變化，則根據(jù)混合加載參數(shù)fusionparam切換或加載區(qū)域sector范圍內(nèi)的三維仿真模型。

所述切換或加載，指當(dāng)sector范圍內(nèi)部分存在實(shí)景三維模型時(shí)，切換為三維仿真模型；當(dāng)sector范圍內(nèi)部分不存在三維模型時(shí)，加載三維仿真模型。

進(jìn)一步的，還包括利用實(shí)景三維模型優(yōu)化三維仿真模型的步驟；

所述利用實(shí)景三維模型優(yōu)化三維仿真模型按以下步驟執(zhí)行:首先，對(duì)比三維仿真模型和實(shí)景三維模型的空間形態(tài)，通過(guò)以實(shí)景三維模型為參照，對(duì)三維仿真模型的高度、形態(tài)等進(jìn)行調(diào)整；第三，對(duì)比三維仿真模型和實(shí)景三維模型的色彩，以實(shí)景三維模型為參照，在3dsmax等三維建模軟件中或photoshop等圖像處理軟件中調(diào)整三維仿真模型的紋理貼圖，使之與實(shí)景三維模型的色彩相協(xié)調(diào)。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明有效解決了包括三維仿真模型中由于地面采集數(shù)據(jù)不足導(dǎo)致的屋頂造型缺失或不準(zhǔn)確、樓高不正確等問(wèn)題，同時(shí)利用實(shí)景三維模型的幾何特征和色彩特征進(jìn)行修正，保證兩類模型在彼此切換時(shí)空間形態(tài)和色彩更加協(xié)調(diào)通過(guò)混合加載的技術(shù)手段，充分利用實(shí)景三維模型和三維仿真模型的優(yōu)勢(shì)，解決了當(dāng)前利用單一技術(shù)手段開展三維城市展示時(shí)存在的宏觀場(chǎng)景真實(shí)性和中、微觀場(chǎng)景精細(xì)性難以并存的問(wèn)題。本發(fā)明以實(shí)景三維模型和三維仿真模型為數(shù)據(jù)源，通過(guò)對(duì)兩種數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)塊化處理，并設(shè)定在不同條件下兩種模型的加載優(yōu)先級(jí)，從而實(shí)現(xiàn)在三維場(chǎng)景中進(jìn)行模型瀏覽時(shí)，混合加載兩種三維模型。這一方法而綜合利用了實(shí)景三維模型和三維仿真模型兩種數(shù)據(jù)資源的不同優(yōu)勢(shì)，在宏觀層面利用傾斜攝影模型色彩真實(shí)、細(xì)節(jié)豐富的優(yōu)點(diǎn)，在微觀層面利用了三維仿真細(xì)節(jié)完整、紋理清晰的優(yōu)化，從而達(dá)到對(duì)城市進(jìn)行真實(shí)展現(xiàn)的目的，解決了單一利用實(shí)景三維模型或三維仿真模型難以同時(shí)較好表現(xiàn)城市宏觀和微觀形態(tài)和色彩的問(wèn)題，提升了三維數(shù)字城市的應(yīng)用效果。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一具體實(shí)施方式的流程示意圖；

圖2是本發(fā)明一具體實(shí)施方式的相機(jī)參數(shù)示意圖；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：

如圖1和圖2所示，一種實(shí)景三維模型與三維仿真模型混合加載方法，包括如下步驟：

步驟s1、利用實(shí)景三維模型優(yōu)化三維仿真模型；所述利用實(shí)景三維模型優(yōu)化三維仿真模型按以下步驟執(zhí)行:首先，對(duì)比三維仿真模型和實(shí)景三維模型的空間形態(tài)，如建筑造型、建筑高度等。三維仿真模型由于采用地形圖等數(shù)據(jù)作為原始資料，往往存在建筑不準(zhǔn)確、樓頂造型不正確甚至缺失等問(wèn)題。其次，對(duì)差異較為明顯的建筑模型，通過(guò)以實(shí)景三維模型為參照，對(duì)三維仿真模型的高度、形態(tài)等進(jìn)行手工調(diào)整，使三維仿真模型從空間形態(tài)上更符合現(xiàn)實(shí)情況；第三，對(duì)比三維仿真模型和實(shí)景三維模型的色彩，如果差異較大，則以實(shí)景三維模型為參照，在3dsmax等三維建模軟件中或photoshop等圖像處理軟件中調(diào)整三維仿真模型的紋理貼圖，使之與實(shí)景三維模型的色彩相協(xié)調(diào)，使兩類模型在彼此切換時(shí)空間形態(tài)和色彩的過(guò)渡更加自然。

步驟s2、對(duì)實(shí)景三維模型與三維仿真模型進(jìn)行區(qū)塊劃分；

步驟s3、設(shè)計(jì)混合加載參數(shù)；

步驟s4、在三維場(chǎng)景中相機(jī)參數(shù)發(fā)生變化時(shí)混合加載實(shí)景三維模型與三維仿真模型；

所述步驟s2包括：

s21、確定實(shí)景三維模型的區(qū)塊大?。?/p>

對(duì)所有三維仿真模型，采用統(tǒng)計(jì)法統(tǒng)計(jì)三維仿真模型平均包圍盒大小。

首先獲取三維仿真模型中要素的包圍盒，設(shè)定xmax,xmin及ymax，ymin分別為包圍盒x方向和y方向的最大和最小值，計(jì)算得到包圍盒x和y方向的平均長(zhǎng)度avgxlength和avgylength；取avgxlength和avgylength中較大值，為了簡(jiǎn)化數(shù)值，對(duì)較大值進(jìn)行向上取整，得到區(qū)塊大小gridsize,所述m為正整數(shù)，一般取10、100等；

步驟s22、使用區(qū)塊大小，對(duì)實(shí)景三維模型進(jìn)行區(qū)塊處理:

利用所述步驟s11確定的區(qū)塊大小，對(duì)實(shí)景三維模型進(jìn)行分割；如果實(shí)景三維模型已經(jīng)被分割成多個(gè)小塊模型，則利用實(shí)景三維模型處理軟件的合并模型功能，或利用3dsmax等三維建模軟件進(jìn)行手工合并，得到大范圍的實(shí)景三維模型。如果實(shí)景三維模型沒(méi)有進(jìn)行過(guò)分割，則可跳過(guò)此步驟。

所示步驟s3包括：

所述設(shè)計(jì)混合加載參數(shù)fusionparam，參數(shù)至少包括相機(jī)參數(shù)、混合距離、切換模式、更新頻率；

相機(jī)參數(shù)指相機(jī)的空間位置、相機(jī)姿態(tài)和其它參數(shù)；所述空間位置包括橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)和絕對(duì)高程，用x、y、z表示，取任意數(shù)；相機(jī)姿態(tài)包括相機(jī)的方向、俯仰角、翻滾角，用d、p、r表示；其中0≤d<360、-90≤p≤90、-90≤r≤90；其它參數(shù)包括相機(jī)視角大小angle；

混合距離指實(shí)景三維模型和三維仿真模型進(jìn)行切換時(shí)，模型距離相機(jī)的空間距離，取大于0的任意數(shù)，一般取gridsize的整數(shù)倍,本實(shí)施例中取步驟s21中確定的區(qū)塊大小gridsize的5倍。

切換模式指當(dāng)相機(jī)位置發(fā)生變化，引起實(shí)景三維模型和三維仿真模型切換時(shí)，模型切換顯示的順序；一般有兩種模式：先加載后卸載、先卸載后加載；如在步驟s41所述錐形區(qū)域sector范圍內(nèi)，先加載三維仿真模型，再卸載實(shí)景三維模型，或先卸載實(shí)景三維模型，再加載三維仿真模型。本實(shí)施例中采用先加載后卸載的方式。

更新頻率指判斷相機(jī)位置是否發(fā)生變化，以更新三維場(chǎng)景模型的時(shí)間間隔，用rate表示，單位為毫秒；

設(shè)置其它相關(guān)參數(shù)，輸出全景圖像。

所述步驟s4包括：

s41、設(shè)置一個(gè)相機(jī)參數(shù)cameraparam，包括相機(jī)位置、相機(jī)姿態(tài)和其它參數(shù)，各參數(shù)與步驟s2相同；

在相機(jī)參數(shù)確定的條件下，以相機(jī)為中心、混合距離為半徑、相機(jī)方向d為朝向、相機(jī)視角大小為圓心角的錐形區(qū)域sector，稱為三維仿真模型加載區(qū)域，區(qū)域sector外為實(shí)景三維模型加載區(qū)域；

s42、根據(jù)fusionparam中的更新頻率，定期保存當(dāng)前相機(jī)位置，并與上次相機(jī)位置進(jìn)行對(duì)比，如果發(fā)生變化，則根據(jù)混合加載參數(shù)fusionparam切換或加載區(qū)域sector范圍內(nèi)的三維仿真模型。

所述切換或加載，指當(dāng)sector范圍內(nèi)部分存在實(shí)景三維模型時(shí)，切換為三維仿真模型；當(dāng)sector范圍內(nèi)部分不存在三維模型時(shí)，加載三維仿真模型。

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。