CN110490970B - 存储三维几何信息的方法、装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种存储三维几何信息的方法、装置和电子设备，用于解决mesh数据存储中内存占用较大的问题。本发明方法步骤如下：获取一个三维空间网格；计算其坐标基准点；把所有点的坐标减去该坐标基准点的坐标，得到新的坐标以unsigned short型数值存储。进一步的方案还包括：计算该三维空间网格的动态缩放比例，将各点坐标缩放后再减去所述坐标基准点的坐标，得到新的坐标以unsigned short型数值存储。本发明由于采用mesh相对坐标值，实现了用内存消耗更小的unsigned short型数值来代替float型数值存储。采用动态缩放，大尺寸mesh也可以用unsigned short型数值来存储。

Description

存储三维几何信息的方法、装置和电子设备

技术领域

本发明涉及BIM模型数据的处理及存储方法。

背景技术

BIM，全称为建筑信息模型(Building Information Modeling)，是以建筑工程项目的各项相关信息数据为基础而建立的三维信息模型，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性等特点。

BIM模型中，各种三维构件的几何信息都是以一系列三维空间点组成，这些三维空间点一起构成了一个空间网格结构，这个空间网格被称为BIM构件的mesh。

现有技术中，mesh的几何信息都是由三维空间点和三角形索引组成，其中三角形索引由整数型数值(unsigned int)存储，而三维空间点的坐标由三个维度的浮点型数值(float)存储，由于浮点型数值(float)存储所占用的存储空间较大，将带来内存消耗大、解析效率低等后续问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有mesh数据存储中内存占用较大的问题，整体而言，要在紧凑的数据存储方式基础上，减小文件尺寸，降低内存消耗。

为了达到上述目的，本发明提供了一种存储三维几何信息的方法，包括以下步骤：1)获取一个三维空间网格；2)计算该三维空间网格的坐标基准点；3)将该三维空间网格中各点坐标减去所述坐标基准点的坐标，得到新的各点坐标；4)存储得到的所述新的各点坐标。

进一步地，所述步骤2)计算该三维空间网格的坐标基准点具体如下：设该坐标基准点的坐标为(x_base，y_base，z_base),x_base取该三维空间网格中x坐标的最小值，y_base取该三维空间网格中y坐标的最小值，z_base取该三维空间网格中z坐标的最小值。

进一步地，所述步骤2)和步骤3)之间还包括计算该三维空间网格的动态缩放比例，所述步骤3)在将三维空间网格中各点坐标减去所述坐标基准点的坐标之前，首先将该点坐标乘以所述动态缩放比例，然后再将缩放后的坐标减去所述坐标基准点的坐标。

进一步地，所述步骤3)中，动态缩放比例根据以下公式计算：

base_scale＝65535/MAX(x_d，y_d，z_d)，其中base_scale表示动态缩放比例，设该三维空间网格中x坐标的最小值为x_min，最大值为x_max，y坐标的最小值为y_min，最大值为y_max，z坐标的最小值为z_min，最大值为z_max，则x_d＝x_max-x_min，y_d＝y_max-y_min，z_d＝z_max-z_min，MAX(x_d，y_d，z_d)表示取x_d，y_d，z_d中的最大值。

进一步地，所述三维空间网格中各点的原始坐标为float型数值，所述动态缩放比例为float型数值，所述新的各点坐标以unsigned short型数值存储。

本发明还提供了一种存储三维几何信息的装置，包括：网格获取单元，用于获取一个三维空间网格；基准点计算单元，用于计算该三维空间网格的坐标基准点；坐标转换单元，用于将该三维空间网格中各点坐标减去所述坐标基准点的坐标，得到新的各点坐标；存储单元，用于存储得到的所述新的各点坐标。

进一步地，所述基准点计算单元计算该三维空间网格的坐标基准点具体如下：设该坐标基准点的坐标为(x_base，y_base，z_base),x_base取该三维空间网格中x坐标的最小值，y_base取该三维空间网格中y坐标的最小值，z_base取该三维空间网格中z坐标的最小值。

进一步地，所述存储三维几何信息的装置还包括缩放比例计算单元，用于计算该三维空间网格的动态缩放比例，所述坐标转换单元在将三维空间网格中各点坐标减去所述坐标基准点的坐标之前，首先将该点坐标乘以所述动态缩放比例，然后再将缩放后的坐标减去所述坐标基准点的坐标。

进一步地，所述动态缩放比例根据以下公式计算：base_scale＝65535/MAX(x_d，y_d，z_d)，其中base_scale表示动态缩放比例，设该三维空间网格中x坐标的最小值为x_min，最大值为x_max，y坐标的最小值为y_min，最大值为y_max，z坐标的最小值为z_min，最大值为z_max，则x_d＝x_max-x_min，y_d＝y_max-y_min，z_d＝z_max-z_min，MAX(x_d，y_d，z_d)表示取x_d，y_d，z_d中的最大值。

进一步地，所述三维空间网格中各点的原始坐标为float型数值，所述动态缩放比例为float型数值，所述新的各点坐标以unsigned short型数值存储。

本发明还提供了一种电子设备，包括：存储装置；一个或多个处理器；其中，存储装置用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现前述的方法。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被执行时，实现前述的方法。

与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：

1、通过减去坐标基准点的坐标，将mesh空间各点的绝对坐标变成相对坐标，使得mesh空间坐标值变得相对较小，从而减少了内存消耗。优选的，坐标由原来的浮点型(float)存储转换为短整型(unsignedshort)存储，这样，同一个mesh的存储空间可以减少一半。

2、采用动态缩放比例，使得大尺寸mesh(三维空间网格)也可以采用unsignedshort型数值来存储，对于大尺寸、细节较少的mesh，因缩放比例base_scale小于1，可以实现低精度存储，而对于尺寸较小、细节丰富的mesh，因缩放比例base_scale大于1，可以实现高精度存储，从而实现了以动态精度存储mesh信息。

总体而言，本发明实现了紧凑的mesh数据存储方式，减小了文件尺寸，降低了内存消耗，对于大尺寸mesh可以减小存储空间，对于小尺寸mesh可以提高存储精度。

附图说明

图1为本发明实施例一的方法流程示意图；

图2为本发明实施例一的装置结构示意图；

图3为本发明实施例二的方法流程示意图；

图4为本发明实施例二的装置结构示意图。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。应当理解，所描述的实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一

本实施例提供一种存储三维几何信息的方法。本实施例提供的该存储三维几何信息的方法可以由一计算装置来执行，该计算装置可以实现为软件，或者实现为软件和硬件的组合，该计算装置可以集成设置在服务器、终端设备等中。如图1所示，该存储三维几何信息的方法，主要包括以下步骤：

S1：获取一个三维空间网格(mesh)；

S2：计算该三维空间网格的坐标基准点；

S3：将该三维空间网格中各点坐标减去所述坐标基准点的坐标，得到新的各点坐标；

S4：存储得到的所述新的各点坐标。

本实施例步骤S1中，假设获取的mesh由n个空间点组成，各空间点的三维坐标采用浮点型数值(float)表示，如下：

v0(65537，65541，65545)，

v1(65540，65538，65542)，

v2(65543，65544，65539)，

……

vn(65546，65547，65548)。

本实施例步骤S2中，计算mesh中坐标基准点basePoint(x_base，y_base，z_base)时，x_base取该三维空间网格中x坐标的最小值65537，y_base取该三维空间网格中y坐标的最小值65538，z_base取该三维空间网格中z坐标的最小值65539，得到basePoint(65537，65538，65539)。

步骤S3中，将该三维空间网格中各点坐标减去所述坐标基准点的坐标，得到新的各点坐标，即转换为相对坐标。

转换后mesh中新的各点坐标，即相对坐标为：

v_0(0，3，6)，

v_1(3，0，3)，

v_2(6，6，0)，

……

v_n(9，9，9)。

其中：v_n(9，9，9)＝vn(65546，65547，65548)-basePoint(65537，65538，65539)。

mesh经过这样转换之后，所有的绝对坐标值都变成相对较小的相对坐标值，能够用内存消耗更小的unsigned short型数值来代替float型数值存储，从而减少了内存消耗，同一个mesh的存储空间可以减少一半。在程序实现中，可以用变量new_mesh表示新的、以unsigned short型数值存储的三维空间网格。

在上文中，虽然按照上述的顺序描述了上述方法实施例中的各个步骤，本领域技术人员应清楚，在上述步骤的基础上，也可以再加入其他步骤，这些明显变型或等同替换的方式也应包含在本发明的保护范围之内，在此不再赘述。

本实施例还提供了一种存储三维几何信息的装置，可用于执行本发明方法实施例实现的步骤，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本发明方法实施例。

本实施例存储三维几何信息的装置可以执行上述存储三维几何信息的方法实施例中所述的步骤。如图2所示，该装置主要包括：

网格获取单元100，用于获取一个三维空间网格；

基准点计算单元200，用于计算该三维空间网格的坐标基准点；

坐标转换单元300，用于将该三维空间网格中各点坐标减去所述坐标基准点的坐标，得到新的各点坐标；

存储单元400，用于存储得到的所述新的各点坐标。

进一步地，所述基准点计算单元计算该三维空间网格中坐标最小点作为所述坐标基准点。

进一步地，所述三维空间网格中各点的原始坐标为float型数值，所述新的各点坐标以unsigned short型数值存储。

图2所示装置可以执行图1所示实施例的方法，本实施例未详细描述的部分，可参考对图1所示实施例的相关说明。该技术方案的执行过程和技术效果参见图1所示方法实施例中的描述，在此不再赘述。

实施例二

本实施例提供一种存储三维几何信息的方法，在实施例一的基础上，增加了计算动态缩放比例以及进行坐标缩放的步骤。本实施例提供的存储三维几何信息的方法同样可以由一计算装置来执行，该计算装置可以实现为软件，或者实现为软件和硬件的组合，该计算装置可以集成设置在服务器、终端设备等中。如图3所示，该存储三维几何信息的方法，主要包括以下步骤：

S1：获取一个三维空间网格(mesh)；

S2：计算该三维空间网格的坐标基准点；

S2’：计算该三维空间网格的动态缩放比例；

S3’：对该三维空间网格中各点执行以下操作：首先将该点坐标乘以所述动态缩放比例，然后再减去所述坐标基准点的坐标，得到新的各点坐标；

S4：存储得到的所述新的各点坐标。

本实施例中，步骤S1-S2,S4的具体工作过程与实施例一的步骤S1-S2,S4相同，同样计算该三维空间网格中坐标最小点作为坐标基准点。为了描述的方便和简洁，此处不做赘述。以下针对步骤S2’和S3’的提出背景和具体原理进行描述。

在采用相对坐标来存储mesh坐标的时候，由于存储类型是unsigned short类型，所以数值的表达范围应当在[0,65535]。

设mesh中x坐标的最小值为x_min(即x_base)，x坐标的最大值为x_max，y坐标的最小值为y_min(即y_base)，y坐标的最大值为y_max，z坐标的最小值为z_min(即z_base)，z坐标的最大值为z_max，则坐标最大值(x_max,y_max,z_max)相对于坐标最小值(x_min,y_min,z_min)的相对坐标(x_d，y_d，z_d)为：

x_d＝x_max-x_min，

y_d＝y_max-y_min，

z_d＝z_max-z_min，

对于大尺寸mesh，如果x_d>65535或者y_d>65535或者z_d>65535，那么V_max(x_d，y_d，z_d)就不能用unsigned short型数值(数值表达范围[0,65535])存储，所以就需要引入动态缩放，即，在把mesh转换为相对坐标之前，先把mesh各点的坐标进行缩放，缩放比例为float base_scale，

base_scale＝65535/MAX(x_d，y_d，z_d)

此时，由于MAX(x_d，y_d，z_d)>65535，所以0<base_scale<1，mesh点坐标乘以该缩放比例之后，再进行相对坐标转换，即减去坐标基准点basePoint(x_base，y_base，z_base)的坐标，得到的相对坐标值必然都在[0,65535]之间，就可以用unsigned short型数值存储。

同样，对于小尺寸mesh，如果x_d、y_d、z_d的数值特别小，虽然属于unsignedshort型数值的范围[0,65535]，能够用unsigned short型数值存储，但是由于数值集中在较小区域，mesh细节将得不到很好的体现，此时也可以引入动态缩放，即，在把mesh转换为相对坐标之前，先把mesh各点的坐标进行缩放，缩放比例为float base_scale，

base_scale＝65535/MAX(x_d，y_d，z_d)

此时，由于MAX(x_d，y_d，z_d)较小，所以base_scale>1或者远大于1，mesh点坐标乘以该缩放比例之后，细节被放大，再进行相对坐标转换，即减去坐标基准点basePoint的坐标，得到的相对坐标值能够体现更加丰富的mesh细节。

本实施例步骤S2’中，动态缩放比例根据以下公式计算：

base_scale＝65535/MAX(x_d，y_d，z_d)，其中base_scale表示动态缩放比例，设该三维空间网格中x坐标的最小值为x_min，最大值为x_max，y坐标的最小值为y_min，最大值为y_max，z坐标的最小值为z_min，最大值为z_max，则x_d＝x_max-x_min，y_d＝y_max-y_min，z_d＝z_max-z_min，MAX(x_d，y_d，z_d)表示取x_d，y_d，z_d中的最大值。

进一步地，所述动态缩放比例为float型，所述新的各点坐标以unsigned short型数值存储。

本实施例二还提供了一种存储三维几何信息的装置，可用于执行本发明方法实施例二实现的步骤，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本发明方法实施例。如图2所示，该装置主要包括：

网格获取单元100，用于获取一个三维空间网格；

基准点计算单元200，用于计算该三维空间网格的坐标基准点；

缩放比例计算单元200’，用于计算该三维空间网格的动态缩放比例。

坐标转换单元300，用于对该三维空间网格中各点执行以下操作：首先将该点坐标乘以所述动态缩放比例，然后再减去所述坐标基准点的坐标，得到新的各点坐标；

存储单元400，用于存储得到的所述新的各点坐标。

进一步地，所述存储单元400以unsigned short型数值存储新的各点坐标。

所属领域的技术人员可以清楚的了解到，上述各模块的具体工作过程分别对应于实施例二的前述方法步骤，为了描述的方便和简洁，参考前述方法实施例的对应过程，在此不再赘述。

综上，本发明公开的上述技术方案通过减去基准点坐标的方式，使得三维空间网格(mesh)坐标值变得相对较小，空间坐标由原来的浮点型(float)存储转换为短整型(unsignedshort)存储，这样，同一个mesh的存储空间就可以减少一半，从而减少了内存消耗。在此基础上，进一步通过坐标动态缩放的方法，使得大尺寸mesh也可以用unsignedshort型数值来存储。缩放比例base_scale的设置，使得大尺寸、细节较少的mesh可以实现低精度存储，而尺寸较小、细节丰富的mesh可以实现高精度存储。

总体而言，本发明实现了紧凑的mesh数据存储方式，减小了文件尺寸，降低了内存消耗。

本发明实施例还公开了一种电子设备，该电子设备包括：存储装置；一个或多个处理器；其中，存储装置用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现前述实施例的方法。

本发明实施例中的电子设备可以包括但不限于诸如移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、车载终端(例如车载导航终端)等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。电子设备可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)，其可以根据存储在只读存储器(ROM)中的程序或者从存储装置加载到随机访问存储器(RAM)中的程序而执行前述实施例的方法。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被执行时，实现本发明前述实施例的方法。

需要说明的是，本发明上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本发明中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。

附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

Claims (10)

1.一种存储三维几何信息的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)获取一个三维空间网格；

2)计算该三维空间网格的坐标基准点；所述步骤2)计算该三维空间网格的坐标基准点具体如下：设该坐标基准点的坐标为(x_base，y_base，z_base)，x_base取该三维空间网格中x坐标的最小值，y_base取该三维空间网格中y坐标的最小值，z_base取该三维空间网格中z坐标的最小值；

3)将该三维空间网格中各点坐标减去所述坐标基准点的坐标，得到新的各点坐标；

4)存储所述新的各点坐标。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)和步骤3)之间还包括计算该三维空间网格的动态缩放比例，所述步骤3)在将三维空间网格中各点坐标减去所述坐标基准点的坐标之前，首先将该点坐标乘以所述动态缩放比例，然后再将缩放后的坐标减去所述坐标基准点的坐标。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中，动态缩放比例根据以下公式计算：

base_scale＝65535/MAX(x_d，y_d，z_d)，其中base_scale表示动态缩放比例，设该三维空间网格中x坐标的最小值为x_min，最大值为x_max，y坐标的最小值为y_min，最大值为y_max，z坐标的最小值为z_min，最大值为z_max，，z_base取该三维空间网格中z坐标的最小值，则x_d＝x_max-x_min，y_d＝y_max-y_min，z_d＝z_max-z_min，MAX(x_d，y_d，z_d)表示取x_d，y_d，z_d中的最大值。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述三维空间网格中各点的原始坐标为float型数值，所述动态缩放比例为float型数值，所述新的各点坐标以unsignedshort型数值存储。

5.一种存储三维几何信息的装置，其特征在于，包括：

网格获取单元，用于获取一个三维空间网格；

基准点计算单元，用于计算该三维空间网格的坐标基准点；所述基准点计算单元计算该三维空间网格的坐标基准点具体如下：设该坐标基准点的坐标为(x_base，y_base，z_base)，x_base取该三维空间网格中x坐标的最小值，y_base取该三维空间网格中y坐标的最小值，z_base取该三维空间网格中z坐标的最小值；

坐标转换单元，用于将该三维空间网格中各点坐标减去所述坐标基准点的坐标，得到新的各点坐标；

存储单元，用于存储得到的所述新的各点坐标。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括缩放比例计算单元，用于计算该三维空间网格的动态缩放比例，所述坐标转换单元在将三维空间网格中各点坐标减去所述坐标基准点的坐标之前，首先将该点坐标乘以所述动态缩放比例，然后再将缩放后的坐标减去所述坐标基准点的坐标。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述动态缩放比例根据以下公式计算：

base_scale＝65535/MAX(x_d，y_d，z_d)，其中base_scale表示动态缩放比例，设该三维空间网格中x坐标的最小值为x_min，最大值为x_max，y坐标的最小值为y_min，最大值为y_max，z坐标的最小值为z_min，最大值为z_max，，z_base取该三维空间网格中z坐标的最小值，则x_d＝x_max-x_min，y_d＝y_max-y_min，z_d＝z_max-z_min，MAX(x_d，y_d，z_d)表示取x_d，y_d，z_d中的最大值。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述三维空间网格中各点的原始坐标为float型数值，所述动态缩放比例为float型数值，所述新的各点坐标以unsignedshort型数值存储。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储装置；一个或多个处理器；其中，存储装置用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-4任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被执行时，实现如权利要求1-4中任一项所述的方法。

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