本发明专利技术涉及一种在三维空间中确定相同几何对象的方法及系统，涉及三维数据处理技术领域，用于解决如何快速有效地检索和识别相似或重复的三维模型的问题。该方法包括：加载三维空间中的三维模型数据；针对所加载的各个三维模型数据分别提取其各个三维模型部件，根据隶属关系将各个三维模型部件分别确定为所述树状结构上的父节点和子节点；针对各个三维模型部件，分别计算其各个子节点和各个父节点的哈希值；将子节点与父节点的哈希值进行合并，作为相应第一模型部件的哈希值；在所述三维空间中通过判断哈希值是否相同来确定与相应第一模型部件相同的另一第一模型部件。该系统包括加载模块、计算模块和分析模块，以分别执行上述方法中的个别步骤。述方法中的个别步骤。述方法中的个别步骤。
【技术实现步骤摘要】
一种在三维空间中确定相同几何对象的方法及系统
[0001]本专利技术涉及三维数据处理
，尤其涉及一种在三维空间中确定相同几何对象的方法及系统。IPC分类号为G06F。
技术介绍
[0002]三维模型是物体的多边形表示，通常用计算机或者其它视频设备进行显示。显示的物体可以是现实世界的实体，也可以是虚构的物体。任何物理自然界存在的东西都可以用三维模型表示。
[0003]随着三维模型数据量的增加和应用场景的多样化，如何快速有效地检索和识别相似或重复的三维模型成为了一个重要且具有挑战性的问题。目前可通过基于视觉特征或骨架形状特征的方法来提取和比较三维模型数据。
[0004]CN102663087A公开了一种基于拓扑和视觉特征的三维模型检索方法，包括以下步骤：输入需要查询的三维模型；对上述输入的三维模型进行标准化预处理，即将该三维模型经过平移变换、缩放变换和旋转变换变换到一个统一的坐标系下；利用多层次Reeb图方法来对上述变换后的三维模型构造拓扑结构；对上述拓扑结构的每一个关键拓扑点进行渲染图像；对上述渲染后的三维模型进行视觉特征提取；根据上述提取的视觉特征点与模型特征库中的三维模型进行相似度计算；按照相似度大小将检索的结果返回给用户。
[0005]CN101751698A公开了一种三维模型的骨架提取方法，包括以下步骤：计算三维模型上每个点的曲率，根据曲率提取三维模型的关键点；计算三维模型上每个点到每个关键点的测地距离，根据测地距离中的最小值得到三维模型上每个点的高度值；根据高度值将三维模型划分为L个高度区间，每个高度区间对应一个结点，相邻的两个高度区间中的结点之间存在一条连线，由结点和连线组成三维模型的骨架。本专利技术还提供了一种骨架提取装置，包括关键点提取模块、高度值计算模块和骨架提取模块。
[0006]然而，这些方法都存在一定的局限性和缺陷。例如，基于视觉特征的方法需要从多个角度生成三维模型图像，并且容易受到光照、纹理等因素影响；基于骨架形状特征的方法需要先进行骨架化处理，并且难以处理复杂或非流形等类型的模型。
[0007]这些缺点主要是由于现有方法没有充分利用三维模型中最基本也最稳定的信息——顶点数据。顶点数据是构成三维模型的最原始也最重要的组成部分，它包含了三维空间中每个顶点的坐标位置等信息。如果能够根据顶点数据来提取和比较三维模型，则可以避免上述方法中存在的问题，并且可以大大提高效率和准确性。
[0008]此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。
技术实现思路
[0009]针对现有技术之不足，本专利技术提供了一种在三维空间中确定相同几何对象的方法及系统，以解决上述至少部分技术问题。
[0010]本专利技术公开了一种在三维空间中确定相同几何对象的方法，其包括：加载三维空间中的三维模型数据，其中，所加载的三维模型数据为树状结构；针对所加载的各个三维模型数据分别提取其各个三维模型部件，根据隶属关系将各个三维模型部件分别确定为所述树状结构上的父节点和子节点；针对各个三维模型部件，分别计算其各个子节点和各个父节点的哈希值；将计算得到的子节点的哈希值与计算得到的父节点的哈希值进行合并，作为相应第一模型部件的哈希值；在所述三维空间中通过判断哈希值是否相同来确定与相应第一模型部件相同的另一第一模型部件。
[0011]本专利技术可充分利用三维模型中最基本也最稳定的信息——顶点数据来来提取和比较三维模型，以实现快速有效地检索和识别相似或重复的三维模型，借助于哈希匹配规则来判断在三维空间中是否存在相同的三维模型部件，以使得本专利技术不仅避免了现有方法中存在的局限性和缺陷，还大大提高了效率和准确性。
[0012]出于加载效率和/或渲染效率的考虑，对相似或重复的三维模型进行快速有效地检索和识别是必要的。因为这不仅可以减少重复的三维模型，以达到减少三维模型数据量的目的，从而使得在第二次加载相同模型时只需要引用已加载的相同模型即可，大大减少了加载时间；还可以在第一模型已经“被渲染”，此时收到与第一模型相同的第二模型的渲染指令时，只需要向GPU提供多个第二模型的多个位置信息（例如顶点数据）、法线信息，而无需由CPU向GPU分别且单独地再提供大量的其他位置信息和法线信息，大大减轻了CPU的工作负荷，提升了软件的运行效率。
[0013]根据一种优选实施方式，各个三维模型部件的哈希值以如下方式计算：对于给定的三维模型数据，将其转换为一组顶点坐标序列；对于每个顶点坐标序列，使用一种哈希函数将其映射为一个固定长度的哈希值；将所有顶点坐标序列对应的哈希值存储在一个哈希表中，并按照哈希值进行排序。
[0014]加载的三维模型数据可以是通过对预处理对象进行预处理操作后得到的，其中，预处理对象可以是从建模软件（CAD设计软件等）导出的三维模型数据可能存在重复的三维几何体。在设计时，设计人员为了简化工作，通常会采用拷贝、粘贴的方式来完成相关设计工作，例如设计人员经常会面对三维空间内可能存在大量重复的管道、设备等设计工作。进一步地，通过预处理操作使得预处理对象的文件大小被大幅度地压缩，以提高渲染效率。例如200MB的文件经过轻量化预处理操作之后，其文件大小可以减少到20MB。
[0015]根据一种优选实施方式，“将顶点坐标序列映射为一个固定长度的哈希值”以如下方式处理：先确定三维模型部件的最长轴，再将各个顶点投影到最长轴上，得到一维的数字序列，其中，各个数字序列分别为由顶点坐标到最长轴上的投影所形成的“影线长度”。
[0016]根据一种优选实施方式，在执行所述投影操作之前，可对三维模型部件的顶点进行排序，使得在进行哈希值计算之前，在三维空间中的各个三维模型部件的顶点以彼此一
致的数列排列方式进行排序。
[0017]根据一种优选实施方式，在执行所述投影操作之后，可对投影后形成的影线长度进行排序，例如按照长度大小进行排序，使得在进行哈希值计算之前，各个影线长度以彼此一致的数列排列方式进行排序。
[0018]根据一种优选实施方式，顶点坐标序列中的顶点的位置信息和法线信息至少经过了预处理，其中，对于顶点的预处理为：仅保留其位置信息，而将法线信息予以去除。
[0019]具体地，对于三维几何体而言，各个几何意义上的顶点分别隶属于多个面，因此这些顶点除了具有空间的位置信息（x，y，z）之外，还具有各个面的法线信息（nx，ny，nz）；对于立方体顶点而言，每个顶点的三维数据形式如下：（x1，y1，z1），（nx1，ny1，nz1），（nx2，ny2，nz2），（nx3，ny3，nz3）。以位于笛卡尔坐标系内的棱锥为例，其存在四个顶点，每个顶点分别具有各自的三维坐标（x，y，z）以及对应的三条法线。并且在视觉上看起来相同的顶点，由于建模过程中种种复杂的编辑情况本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种在三维空间中确定相同几何对象的方法，其特征在于，其包括：加载三维空间中的三维模型数据，其中，所加载的三维模型数据为树状结构；针对所加载的各个三维模型数据分别提取其各个三维模型部件，根据隶属关系将各个三维模型部件分别确定为所述树状结构上的父节点和子节点；针对各个三维模型部件，分别计算其各个子节点和各个父节点的哈希值；将计算得到的子节点的哈希值与计算得到的父节点的哈希值进行合并，作为相应第一模型部件的哈希值；在所述三维空间中通过判断哈希值是否相同来确定与相应第一模型部件相同的另一第一模型部件。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，各个三维模型部件的哈希值以如下方式计算：对于给定的三维模型数据，将其转换为一组顶点坐标序列；对于每个顶点坐标序列，使用一种哈希函数将其映射为一个固定长度的哈希值；将所有顶点坐标序列对应的哈希值存储在一个哈希表中，并按照哈希值进行排序。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，“将顶点坐标序列映射为一个固定长度的哈希值”以如下方式处理：先确定三维模型部件的最长轴，再将各个顶点投影到最长轴上，得到一维的数字序列，其中，各个数字序列分别为由顶点坐标到最长轴上的投影所形成的影线长度。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在执行投影操作之前，对三维模型部件的顶点进行排序，使得在进行哈希值计算之前，在所述三维空间中的各个三维模型部件的顶点以彼此一致的数列排列方式进行排序。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在执行投影操作之后，对投影后形成的影线长度进行排序，使得在进行哈希值计算之前，各个影线长度以彼此一致的数列排列方式进行排序。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，顶点坐标序列中的顶点...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵耀，陈劲松，王洪松，李艳松，
申请(专利权)人：北京达美盛软件股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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