[发明专利]一种基于二维数据实现三维场景全自动构建的方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于二维数据实现三维场景全自动构建的方法及系统。所述方法具体包括：基于GDAL读取解析多种二维shp数据；根据获取的地形控制点、地型地貌线数据构建初始三角网；计算各类数据高程值；基于CGAL实现约束扣取或删除，将约束后三角网作为地形构建三维模型；在OSG技术下，根据各类数据高程值分别对绿地面、居民地、水系、道路面、道路中心线构建各要素三维模型。所述系统包括：shp数据读取模块、初始三角网构建模块、数据高程值计算模块、约束不规则三角网构建模块、三维模型构建模块。本发明基于开源OSG技术，基于已有二维数据通过合理设计，实现全自动三维场景构建，节约了实现必要功能的成本，且具有更广泛的推广价值。

技术领域

本发明涉及三维场景构建领域，尤其涉及一种三维场景全自动构建系统。

背景技术

三维场景快速构建技术的相关研究早已在国内外开展，并已投入使用。目前关于三维场景快速构建技术主要包括：基于无人机技术生成倾斜摄影模型、三维激光扫描建模、SLAM快速扫描建模、深度学习场景建模以及传统手工建模。

上述这几种建模方法在不同的领域都有优缺点。基于无人机技术生成倾斜摄影模型，在当下无人机技术越来越成熟稳定的背景下，对小范围内的三维场景构建，有着极大的优势，其仿真度高，生产流程快，但是成本较高，一般只适用于小范围的建模，当范围较大时成本投入过大，而且目前国内对无人机立法尚不完全，极易与各地保密单位产生纠纷，对技术应用有一定局限。三维激光扫描技术由于其测量精度高，在传统的古建筑数字化模型构建方法中得到了广泛应用，但由于工程造价成本较高，在实际应用中难以得到大量推广使用。SLAM快速扫描建模、深度学习场景建模等方法在成本投入，实际效果、生成范围代销等方面各自有着缺点。

针对大范围三维场景的自动构建，一般对于纹理的实时效果要求不高，不需要类似于无人机倾斜摄影模型一样的及其精细的纹理细节，但是对地物实体的物理坐标要求又相对较高，目前的建模方法存在缺陷。

发明内容

基于上述问题，本发明提出了一种基于二维数据实现三维场景全自动构建的方法及系统。本系统可以最大限度的利用已有的二维数据，实现大范围三维场景的自动构建，具有较高的经济效益，对设备的要求不高，更使得本系统推广简单，有较大的推广价值。

一种基于二维数据的三维场景全自动构建方法，包括以下步骤：

S1：Shp文件读取程序启动，按照用户输入的shp文件路径读取各类shp数据，然后读取程序调用GDAL库对其解析，获取各类二维shp数据；

S2：初始三角网构建程序启动，根据S1中的各类二维shp数据构建初始三角网；

S3：计算初始三角网中各类数据高程值；

S4：利用所述各类数据高程值，通过CGAL技术将绿地面、居民地、水系、道路面、道路中心线数据作为约束数据实现约束扣取，将约束后三角网作为地形构建三维模型；

S5：在所述地形构建三维模型的基础上，利用OSG技术根据各类数据高程值分别对绿地面、居民地、水系、道路面、道路中心线构建各要素三维模型；

S6：场景构建完成；通过不同的交互模式，实现对场景的漫游、交互和测量操作，最后根据不同的操作进行结果输出，并将结果存入本地。

进一步地，步骤S1中，系统使用常规二维shp数据，shp文件读取程序在获取二维shp数据文件夹路径后，通过GDAL对其解析，获取包括地形控制点、地型地貌线、绿地面、居民地、水系、道路面、道路中心线在内的多种二维数据；

所述shp数据文件的各类文件名须按照要求固定；

所述程序在运行过程中能够全自动构建场景；

所述道路面和道路中心线均属于道路数据，用户需要按要求分开。