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(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210909573.0 (22)申请日 2022.07.29 (71)申请人 长江空间信息技 术工程有限公司 (武汉) 地址 430010 湖北省武汉市汉口解 放大道 1863号 (72)发明人 刘成堃 张力 马瑞 邱鑫 张航  张雄  (74)专利代理 机构 武汉宇晨专利事务所(普通 合伙) 42001 专利代理师 倪文霞 (51)Int.Cl. G06T 17/20(2006.01) G06T 15/00(2011.01) G06T 5/30(2006.01)G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01) (54)发明名称 一种复杂水工建筑模型与三维地形的智能 无缝镶嵌方法 (57)摘要 本发明公开了一种复杂水工建筑模型与三 维地形的智 能无缝镶嵌方法。 它包括如下步骤, 步骤一: 模型地下结构标记: 步骤二: 模 型底面高 度图生成; 步骤三: 高度图形态学优化处理; 步骤 四: 不同层级高程偏移值计算; 根据三维地形瓦 片不同层 级切换的视点高度, 近似估算三维渲染 过程中远近裁剪面的距离, 计算符合深度缓存精 度条件下的最小高程差; 步骤五: 三维地形瓦片 生成与更新; 根据3DGIS场景要求的三维地形瓦 片分幅和命名规则, 同时考虑不同层级的高程偏 移值条件, 对 水工建筑模型底 面高度图生成三维 地形瓦片, 并对已有的地形瓦片进行局部替换和 更新。 本发 明具有实现复杂水工建筑模型与三维 地形场景的无缝贴合, 提升模型场景的展示效果 的优点。 权利要求书3页 说明书9页 附图9页 CN 115330978 A 2022.11.11 CN 115330978 A 1.一种复杂水工建筑模型与三维地形的智能无缝镶嵌方法, 其特征在于: 包括如下步 骤, 步骤一: 模型地下 结构标记: 对水工建筑模型中应填埋于地形之下的部件结构, 在3DGIS场景中交互式的选取并标 记; 步骤二: 模型底面高度图生成; 按照一定的采样分辨 率, 对模型底面进行三维射线法相交测试, 生成模型底面高度图; 步骤三: 高度图形态学优化处 理; 对水工建筑模型中镂空的部件结构, 以及因建模不规范导致的相邻面片缝隙等, 对高 度图进行 形态学处 理; 步骤四: 不同层级高程偏移值计算; 根据三维地形瓦片不同层级切换的视点高度, 近似估算三维渲染过程中远、 近裁剪面 的距离, 计算符合深度缓存精度条件下的最小高程差; 步骤五: 三维地形瓦片生成与更新; 根据3DGIS场景要求的三维地形瓦片分幅和命名规则, 同时考虑不同层级的高程偏移 值条件, 对水工建筑模型底面高度图生成三维地形瓦片, 并对已有的地形瓦片进行局部替 换和更新。 2.根据权利要求1所述的复杂水工建筑模型与三维地形的智能无缝镶嵌方法, 其特征 在于: 在步骤一中, 水工建筑模型中填 埋于地形之下的部件结构包括 地下输水 管道、 廊道; 在步骤三中, 镂空的部件结构包括的风井、 预留孔洞。 3.根据权利要求1或2所述的复杂水工建筑模型与三维地形的智能无缝镶嵌方法, 其特 征在于: 在步骤二中, 水工建筑模型底面高度图生成的方法, 包括如下步骤: 步骤2.1: 水工建筑模型空间范围计算与底面高度图初始化; 步骤2.2: 水工建筑模型底面 三维射线相交测试; 步骤2.3: 根据每 个像素的相交测试 结果, 计算高度图高程 值并赋值。 4.根据权利要求3所述的复杂水工建筑模型与三维地形的智能无缝镶嵌方法, 其特征 在于: 在步骤2.1中, 水工建筑模型空间范围计算与底面高度图初始化的方法, 包括如下步 骤: 步骤2.1.1: 将水工建筑模型准确放置到3DGIS场景中对应区域, 计算水工建筑模型在 XY平面上的矩形包围盒Xmi n,Xmax,Ymi n,Ymax; 步骤2.1.2: 根据3DGIS场景的空间参考和三维展示精度要求, 定义水工建筑模型底面 高度图的分辨率R0, 根据XY平面范围设置对应的坐标范围和空间参考, 计算高度图的行列 数Rows和Cols并初始化; 在步骤2.2中, 水工建筑模型底面 三维射线相交测试的方法, 包括如下步骤: 步骤2.2.1: 对水工建筑模型底面 高度图进行逐像素遍历, 当前遍历至像素i, 获取当前 像素坐标(Xi,Yi); 步骤2.2.2: 沿Z轴从地下向水工建筑模型底部方向进行三维射线法相交测试, 定义三 维射线的起点vecStart=(Xi,Yi, ‑10000), 终点vecEnd=(Xi,Yi,10000); 每个像 素的相交 测试结果按照高程 值升序排列;权 利 要 求 书 1/3 页 2 CN 115330978 A 2在步骤2.3中, 计算高度图高程 值并赋值的方法, 包括如下步骤: 步骤2.3.1: 遍历像素i三维射线相交测试的结果序列, 通过类型过滤结果序列中的三 维地形, 通过模型UID过 滤被标记的地下 结构部件; 步骤2.3.2: 若过滤后的序列不为空, 获取高程值最小的部件, 其类型为Tj, 高程值为 Zj, 对底面高度图对应的像素 赋值Zi=Zj; 若过 滤后的序列为空, 则赋值Zi =无效值。 5.根据权利要求4所述的复杂水工建筑模型与三维地形的智能无缝镶嵌方法, 其特征 在于: 在步骤三中, 对高度图进行 形态学处 理的方法, 包括如下步骤: 步骤3.1: 对底面高度图进行 形态学膨胀处 理; 步骤3.2: 对底面高度图进行 形态学腐蚀处 理。 6.根据权利要求5所述的复杂水工建筑模型与三维地形的智能无缝镶嵌方法, 其特征 在于: 在步骤三中, 在步骤3.1中, 对底面高度图进行形态学膨胀处理的方法, 包括如下步 骤: 步骤3.1.1: 根据底面高度图的总体形态、 分辨率、 孔洞出现情况, 综合确定形态学腐 蚀、 膨胀次数N, 并对高度图边 缘外扩N像素 无效值; 步骤3.1.2: 采用3*3模板对原高度图进行逐像素遍历, 若3*3模板中心像素高程值为无 效值, 且3*3邻域存在有效高程值, 则令中心像素高程Zt=3*3邻域高程均值; 若3*3模板中 心像素高程值为有效值, 或中心像素为无效高程且3*3邻域均为无效值, 则跳过该像素, 执 行下一个像素的遍历; 步骤3.1.3: 重复步骤3.1.2的形态学膨胀操作, 执 行N次后结束; 在步骤3.2中, 对底面高度图进行 形态学腐蚀处 理的方法, 包括如下步骤: 步骤3.2.1: 采用3*3模板对原高度图进行逐像素遍历, 若3*3模板中心像素高程值为有 效值, 且3*3邻域存在无效高程值, 则令中心像素高程Zt=无效值; 若3*3模板中心像素高程 值为无效值, 或中心像素为有效高程且3*3邻域均为有效值, 则跳过该像素, 执行下一个像 素的遍历; 步骤3.2.2: 重复步骤3.2.1的形态学腐蚀操作, 执 行N次后结束; 步骤3.2.3: 对高度图进行裁切处理, 裁切边缘外扩的N个像素, 获得处理后的底面 高度 图。 7.根据权利要求6所述的复杂水工建筑模型与三维地形的智能无缝镶嵌方法, 其特征 在于: 在步骤四中, 不同层级高程偏移值计算方法, 包括如下步骤: 步骤4.1: 高度图瓦片层级范围确定; 步骤4.1.1: 根据3DGIS场景的坐标参考、 三维地形瓦片大小、 瓦片调度策略等, 确定三 维地形瓦片L i层级对应的相机高度Di; 步骤4.1.2: 根据水工建筑模型的尺寸、 在场景中的可视距离的条件, 确定水工建筑模 型地面高度图应生成的层级范围Lmi n和Lmax; 步骤4.2: 高度图瓦片各层级偏移值计算; 步骤4.2.1: 定义i=Lmin, 对各层级进行遍历计算, 根据3DGIS引擎的调度策略, 近似估 算理论近 裁剪面的高程 值NearPi, 理论远裁 剪面的高程 值FarPi; 步骤4.2.2: 根据深度缓存的精度特性, 定义高程值压缩后可保证深度缓存精度的最小 浮点数A0, 并计算水工建筑模型与地形间的理论最小偏移值minFi=A0*|FarPi –NearPi|,权 利 要 求 书 2/3 页 3 CN 115330978 A 3

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