【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及三维，具体为一种支撑多源三维模型轻量化处理与无损压缩方法、系统、设备及存储介质。
技术介绍
1、在三维建模和仿真领域，三维模型的应用日益广泛。然而，由于三维模型数据来源的多样性（多源）和复杂性，以及模型数据量的庞大，如何高效、准确地实现三维模型的轻量化处理与无损压缩是现在面临的主要问题。因此，多源三维模型的轻量化处理与无损压缩技术应运而生，旨在解决上述问题，其主要技术背景包括：
2、1.轻量化处理：通过优化模型结构、减少冗余信息、简化几何形状等方式，在保持模型视觉效果的同时显著减小模型的大小。这一过程涉及几何简化、纹理压缩、拓扑优化等多种技术。
3、2.无损压缩：与传统的有损压缩方法相比，无损压缩技术能够在保证三维模型所有细节完全保留的前提下，有效减少模型的存储空间占用。使用高效的编码算法算术编码及更先进的自适应编码技术，以及对模型数据的智能分析与重组。
4、3.多源兼容：为了实现对多种来源三维模型的统一处理，设计开发兼容性强的解析和转换工具，能够识别并处理不同格式和结构的三维数据，确保数据的准确无误转换与高效处理。
5、多源三维模型的轻量化处理与无损压缩技术，是满足当前及未来三维应用对于高效数据处理、低延迟传输、高保真呈现等需求的重要技术方向，对于推动相关行业的发展具有重要意义。
技术实现思路
1、鉴于上述存在的问题，提出了本专利技术。
2、因此，本专利技术解决的技术问题是：现有技术无法高效、准确地实现三维
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种支撑多源三维模型轻量化处理与无损压缩方法，包括：对导入的三维模型进行格式兼容性检查，并分析模型的几何结构、纹理特性及材质属性；采用二次误差度量算法和边缘折叠，对三维模型的几何结构进行简化，通过边分割操作优化简化后的模型，获得轻量化模型；使用数据压缩算法对轻量化模型的几何数据进行压缩，通过预测编码压缩纹理数据，完成三维模型的无损压缩。
4、作为本专利技术所述的支撑多源三维模型轻量化处理与无损压缩方法的一种优选方案，其中：所述格式兼容性检查分为文件大小结构检查和几何数据检查，文件大小结构检查包括三维模型导入后自动识别模型的格式，读取文件的扩展名作为判断模型格式的基础，解析文件头部信息，若文件头部信息与扩展名对应同一种模型格式则判断为识别正确并进行标记；对于已知格式的模型文件，根据模型格式定义的结构预估文件的预期大小，若读取的文件实际大小与预期大小不同则标记为文件大小校验失败，若文件实际大小与预期大小相同则通过文件大小校验；文件大小校验通过后进行关键数据块校验，关键数据块包括顶点数组、面数据和纹理坐标，正常情况下三维模型文件中数据块的长度和顺序是固定的，若关键数据块完整且按预期顺序排列则通过关键数据块校验，若存在数据块缺失或顺序错误则标记为关键数据块校验失败。
5、作为本专利技术所述的支撑多源三维模型轻量化处理与无损压缩方法的一种优选方案，其中：所述几何数据检查包括检测并移除三维模型中的冗余和重复顶点，从三维模型文件中读取所有顶点数据并存储在一个列表中，每个顶点由三维坐标 (x, y, z) 表示，遍历每对顶点和，计算和之间的欧几里得距离；引入曲率信息作为顶点冗余判断的辅助条件，将高曲率区域的冗余顶点作为关键定点保留，利用角度缺陷法计算顶点的曲率：
6、，
7、其中，表示与顶点相邻的三角面数量；表示顶点在其邻域内每个相邻三角面中的内角；基于欧几里得距离和曲率，计算每对顶点和的加权距离：
8、，
9、其中，表示和的加权距离；表示调节曲率影响的权重系数；当加权距离小于预设阈值时，判断是的冗余顶点，将删除并更新所有与相关联的面数据，使与相关联的面数据指向。
10、作为本专利技术所述的支撑多源三维模型轻量化处理与无损压缩方法的一种优选方案，其中：所述二次误差度量算法将顶点的曲率引入二次误差测度，作为边折叠顺序的决定因素，减少模型的顶点和面的数量，具体步骤包括读取网格文件, 获取原始三维网格信息，提取网格的顶点和面数据；遍历网格中的每个顶点, 计算每个顶点的二次误差矩阵，二次误差矩阵 的计算基于顶点到相邻平面的距离，表示为：
11、，
12、其中，表示顶点的二次误差值；表示顶点的齐次坐标向量；表示平面方程的系数向量；表示转置矩阵；表示所有与顶点相邻的平面；将基本二次曲面加和，用矩阵表示整个平面集合的二次误差矩阵，简化表达式为：
13、，
14、是平面方程对应的二次误差矩阵：
15、，
16、其中，表示定义相邻平面的平面方程参数；
17、在计算二次误差矩阵的同时，区分网格内顶点和边界顶点，计算内顶点和边界顶点的高斯曲率， 并计算每条边的高斯曲率，将顶点的高斯曲率引入到二次误差矩阵中，根据计算出的二次误差和曲率信息进行边折叠操作。
18、作为本专利技术所述的支撑多源三维模型轻量化处理与无损压缩方法的一种优选方案，其中：所述边缘折叠包括，在选择边缘折叠时，在几何误差的基础上，引入顶点的高斯曲率作为折叠代价的一部分，对于顶点为和边，合并顶点后的二次误差矩阵表示为：
19、，
20、其中，表示对应的二次误差矩阵；表示合并后新定点的二次误差矩阵；表示对应的二次误差矩阵；计算折叠后生成新顶点的位置，使得二次误差最小化：
21、，
22、其中，表示选择能使最小的顶点位置；将新顶点代入到二次误差表达式中，计算折叠误差作为折叠代价，引入曲率信息作为折叠准则，总代价表示为：
23、，
24、折叠后顶点到相邻点的边长的范围预设为；当大于等于预设的代价阈值，或新生成的边长度存在、的情况时不进行边折叠；当小于预设的代价阈值且所有新生成的边长度时，进行边折叠操作；边折叠的步骤为：选择一条边作为折叠的基本几何元素，将删除，将边两端的顶点和折叠为新顶点，新顶点的位置为总代价最小的位置；将所有与原顶点和相连的顶点重新连接到新顶点 上；调整所有与被删除顶点和相关联的三角面，使模型保持三角网格结构，完成边折叠操作。
25、作为本专利技术所述的支撑多源三维模型轻量化处理与无损压缩方法的一种优选方案，其中：所述边分割操作包括，计算三维网格模型所有边的平均边长，设置边分割阈值，遍历三维网格的每条边，当边长时不进行边分割操作；当边长时对边进行分割，计算当前边的中点坐标，以中点坐标作为分割点，获取当前边所在的三角面的顶点坐标标记为分割顶点，删除当前边所在的三角面，通过分割点和分割顶点添加新的三角面，完成边分割操作；若存在未遍历过的边则继续遍历操作，若所有边都已经遍历过则结束遍历操作，保存网格信息并输出三维网格模型。
26、作为本专利技术所述的支撑多源三维模型轻量化处理与无损压缩方法的一种优选方案，其中：所述无损压缩包括，采用draco压缩算法对简化后的几何数据进行压缩，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种支撑多源三维模型轻量化处理与无损压缩方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的支撑多源三维模型轻量化处理与无损压缩方法，其特征在于：所述格式兼容性检查分为文件大小结构检查和几何数据检查，文件大小结构检查包括三维模型导入后自动识别模型的格式，读取文件的扩展名作为判断模型格式的基础，解析文件头部信息，若文件头部信息与扩展名对应同一种模型格式则判断为识别正确并进行标记；
3.如权利要求2所述的支撑多源三维模型轻量化处理与无损压缩方法，其特征在于：所述几何数据检查包括检测并移除三维模型中的冗余和重复顶点，从三维模型文件中读取所有顶点数据并存储在一个列表中，每个顶点由三维坐标 (x, y, z) 表示，遍历每对顶点和，计算和之间的欧几里得距离；
4.如权利要求3所述的支撑多源三维模型轻量化处理与无损压缩方法，其特征在于：所述二次误差度量算法将顶点的曲率引入二次误差测度，作为边折叠顺序的决定因素，减少模型的顶点和面的数量，具体步骤包括读取网格文件, 获取原始三维网格信息，提取网格的顶点和面数据；
5.如权利要求4所述的支撑多源三维
6.如权利要求5所述的支撑多源三维模型轻量化处理与无损压缩方法，其特征在于：所述边分割操作包括，计算三维网格模型所有边的平均边长，设置边分割阈值，遍历三维网格的每条边，当边长时不进行边分割操作；
7.如权利要求6所述的支撑多源三维模型轻量化处理与无损压缩方法，其特征在于：所述无损压缩包括，采用Draco压缩算法对简化后的几何数据进行压缩，在压缩过程中，基于Edgebreaker算法对网格进行编码，以螺旋形的形式对三角形面进行编码，并跟踪已访问的顶点和面，确保所有几何信息被无损保留，压缩完成后，输出压缩后的几何数据文件，并保存相关的网格信息；
8.一种采用如权利要求1~7任一所述方法的支撑多源三维模型轻量化处理与无损压缩系统，其特征在于，包括，
9.一种计算机设备，包括：存储器和处理器；所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7任一所述的支撑多源三维模型轻量化处理与无损压缩方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一所述的支撑多源三维模型轻量化处理与无损压缩方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种支撑多源三维模型轻量化处理与无损压缩方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的支撑多源三维模型轻量化处理与无损压缩方法，其特征在于：所述格式兼容性检查分为文件大小结构检查和几何数据检查，文件大小结构检查包括三维模型导入后自动识别模型的格式，读取文件的扩展名作为判断模型格式的基础，解析文件头部信息，若文件头部信息与扩展名对应同一种模型格式则判断为识别正确并进行标记；
3.如权利要求2所述的支撑多源三维模型轻量化处理与无损压缩方法，其特征在于：所述几何数据检查包括检测并移除三维模型中的冗余和重复顶点，从三维模型文件中读取所有顶点数据并存储在一个列表中，每个顶点由三维坐标 (x, y, z) 表示，遍历每对顶点和，计算和之间的欧几里得距离；
4.如权利要求3所述的支撑多源三维模型轻量化处理与无损压缩方法，其特征在于：所述二次误差度量算法将顶点的曲率引入二次误差测度，作为边折叠顺序的决定因素，减少模型的顶点和面的数量，具体步骤包括读取网格文件, 获取原始三维网格信息，提取网格的顶点和面数据；
5.如权利要求4所述的支撑多源三维模型轻量化处理与无损压缩方法，其特征在于：所述边缘折叠包括，在选择边缘折叠时，在几何误差的基础上，引入顶点的高斯曲率作为折叠代价的一部...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁存发，康虎，郑豹，方福璟，邢翔，宋礼涛，
申请(专利权)人：朗坤智慧科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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