CN116563476A

CN116563476A - 云图的显示方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质

Info

Publication number: CN116563476A
Application number: CN202310837894.9A
Authority: CN
Inventors: 高云翔; 郭志鹏; 薛鹏基
Original assignee: Beijing Shichuang Technology Co ltd; Suzhou Digital Soft Cloud Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Shichuang Technology Co ltd; Suzhou Digital Soft Cloud Technology Co ltd
Priority date: 2023-07-10
Filing date: 2023-07-10
Publication date: 2023-08-08
Anticipated expiration: 2043-07-10
Also published as: CN116563476B

Abstract

本申请提供一种云图的显示方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，基于将三维模型映射至二维空间得到的二维模型，获取所述三维模型上的各个区域的面积，基于所述面积，获得区域中的采样点的数量，因为面积与数量正相关，因此区域的面积越大，则区域中的采样点的数量越多，区域的面积越小，区域中的采样点的数量越少，基于所述区域中的采样点的数量，从三维模型的场变量中，采样所述三维模型的各个区域中的场变量采样点，并通过渲染所述场变量采样点，显示三维模型的场变量云图，所以显示的云图中，各个区域的场变量采样点的分布较为均匀，从而实现改善场变量的云图化显示功能的目的。

Description

云图的显示方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质

技术领域

本申请涉及机器视觉领域，尤其涉及一种云图的显示方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。

背景技术

在一些场景下，为了可视化虚拟的三维模型的场变量，通常使用云图显示三维模型中各个点的场变量。

但现有的场变量的云图化显示功能有待提升。

发明内容

本申请提供了一种云图的显示方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，目的在于解决如何提高场变量的云图化显示功能的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案：

本申请的第一方面提供一种云图的显示方法，包括：

基于将三维模型映射至二维空间得到的二维模型，获取所述三维模型上的各个区域的面积；

基于所述面积，获得所述区域中的采样点的数量，所述数量与所述面积正相关；

基于所述区域中的采样点的数量，从所述三维模型的场变量中，采样所述三维模型的各个区域中的场变量采样点；

通过渲染所述场变量采样点，显示所述三维模型的场变量云图。

在一些实现方式中，所述基于将三维模型映射至二维空间得到的二维模型，获取所述三维模型上的各个区域的面积，包括：

获取三维模型映射至二维空间的映射参数，所述映射参数包括二维点数据、二维点数据构成的区域以及映射比例，所述二维点数据为所述三维模型上的三维点数据映射至所述二维空间的数据，所述映射比例为任意两个三维点数据之间的距离与对应的二维点数据之间的距离的比例；

基于所述映射比例以及所述区域中的二维点数据，计算所述区域在所述三维模型上的面积。

在一些实现方式中，所述三维模型包括Mesh模型；

所述获取三维模型映射至二维空间的映射参数，包括：

对所述Mesh模型划分面片；

将满足预设的合并条件的面片进行合并，得到划分区域的所述三维模型；

提取所述三维模型映射至二维空间的映射参数。

在一些实现方式中，所述将满足预设的合并条件的面片进行合并，得到划分区域的所述三维模型，包括：

将夹角小于第一预设阈值的相邻面片划分为一个面片，得到二次划分区域，任意一个所述二次划分区域为种子；

搜索与所述种子相邻且夹角小于第二预设阈值的二次划分面片，作为目标面片；

合并所述目标面片和所述种子，得到三次划分区域。

在一些实现方式中，所述提取所述三维模型映射至二维空间的映射参数，包括：

计算目标区域的法向量，所述目标区域为所述三次划分区域中的任意一个区域；

构建包含所述法向量的平面；

将所述目标区域中的所有面片均投影至所述平面；

计算所述平面上的投影的包围盒，作为所述二维空间；

将目标区域中的面片上的各个三维点数据投影至二维空间，得到所述目标区域投影后的二维点数据。

在一些实现方式中，还包括：

将所述二维点数据与所述包围盒的尺寸的比例，作为所述映射比例。

在一些实现方式中，所述三维模型包括BRep模型；

所述获取三维模型映射至二维空间的映射参数，包括：

从所述BRep模型的模型数据中提取所述三维点数据、所述二维点数据、以及所述三维点数据与所述二维点数据的对应关系；

基于提取的数据，计算所述映射参数。

本申请的第二方面提供一种云图的显示装置，包括：

第一获取模块，用于基于将三维模型映射至二维空间得到的二维模型，获取所述三维模型上的各个区域的面积；

第二获取模块，用于基于所述面积，获得所述区域中的采样点的数量，所述数量与所述面积正相关；

采样模块，用于基于所述区域中的采样点的数量，从所述三维模型的场变量中，采样所述三维模型的各个区域中的场变量采样点；

显示模块，用于通过渲染所述场变量采样点，显示所述三维模型的场变量云图。

本申请的第三方面提供一种电子设备，包括：

存储器和处理器；

所述存储器用于存储应用程序，所述处理器用于运行所述应用程序，以执行本申请的第一方面提供的云图的显示方法。

本申请的第四方面提供一种计算机可读存储介质，当所述计算机可读存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行本申请的第一方面提供的云图的显示方法。

本申请的第五方面提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，所述计算机程序/指令被处理器执行时实现本申请的第一方面提供的云图的显示方法。

本申请提供的云图的显示方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，基于将三维模型映射至二维空间得到的二维模型，获取所述三维模型上的各个区域的面积，基于所述面积，获得区域中的采样点的数量，因为面积与数量正相关，因此区域的面积越大，则区域中的采样点的数量越多，区域的面积越小，区域中的采样点的数量越少，又因为基于所述区域中的采样点的数量，从三维模型的场变量中，采样所述三维模型的各个区域中的场变量采样点，并通过渲染所述场变量采样点，显示三维模型的场变量云图，所以显示的云图中，各个区域的场变量采样点的分布较为均匀，与由于的基于几何剖析的方式相比，因为基于面积而非几何结构采样，所以降低了场变量采样点分布不均匀的可能性，从而实现改善场变量的云图化显示功能的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请的实施例提供的一种云图的显示方法的流程图；

图2为BRep模型映射至二维空间的示例图；

图3为提取的Mesh模型的示例图；

图4为提取的Mesh模型的二次划分区域的示例图；

图5为提取的Mesh模型的三次划分区域的示例图；

图6为提取Mesh模型的映射参数的流程图；

图7为本申请的实施例提供的一种云图的显示装置的结构示例图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本申请的限制。如在本申请的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”、“所述”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括例如“一个或多个”这种表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。还应当理解，在本申请实施例中，“一个或多个”是指一个、两个或两个以上；“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系；例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A、B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

本申请实施例涉及的多个，是指大于或等于两个。需要说明的是，在本申请实施例的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。

对虚拟模型的场变量仿真可以理解为：使用仿真的方式，得到虚拟模型中的各个点的场变量。为了直观地显示虚拟模型的场变量，通常以云图形式显示虚拟模型的场变量。也就是说，虚拟模型中的每个点的场变量作为点云中的一个点（简称为场变量点），所有点的场变量构成云图。

在一些方式中，先对虚拟模型进行几何剖析，再基于几何剖析结果采样场变量，将采样的场变量采样点显示为云图。

发明人在研究的过程中发现，因为基于虚拟模型得到几何剖析结果，所以对于不规则的虚拟模型，在几何剖析结果中，不同区域的平面被划分的面片的密度不同，例如一个虚拟模型中，第一平面被划分为第一数量的三角形（面片的示例），而与第一平面的面积大致相等的第二平面被划分为第二数量的三角形，第一数量可能与第二数量的相差较大，在此情况下，场变量的采样密度也不同，即对虚拟模型的不同区域，场变量的采样不均匀，因此，显示的云图中的场变量点分布不均匀，所以无法真实体现虚拟模型的场变量分布。

为了解决对虚拟模型的不同区域的场变量的采样不均匀的问题，采用重构虚拟模型的方式实现场变量的云图显示，即在几何剖析后通过对虚拟模型重新划分三角形面片，将原模型的面片划分得更为均匀，然后再从场变量中取得新模型顶点所对应的场变量。但发明人在研究的过程中发现，这种方式下，面片的数量较难控制，容易导致云图的数据量急剧增大。

可见，现有的场变量的云图化显示功能有待提升。

本申请的实施例提供一种云图的显示方法，目的在于实现场变量的均匀采样，使得基于采样的场变量显示的云图更贴近场变量的实际分布情况，并且能够降低显示的云图的数据量。

在本申请的以下实施例中，虚拟模型可以理解为虚拟的三维模型，也可以称为虚拟的三维模型或三维模型。虚拟模型的一种示例为表面模型，以下均以表面模型为例进行说明。

图1为本申请的实施例提供的云图的显示方法，包括以下步骤：

S11、获取虚拟模型映射至二维平面的映射参数。

映射参数包括二维点数据、二维点数据构成的区域以及映射比例。

将虚拟模型上的各个点称为三维点，三维点对应的数据，如三维点的位置数据，称为三维点数据。三维点数据映射至二维空间后的数据称为二维点数据。

将三维点数据在虚拟模型上的关系，称为空间关系，将三维点映射在二维空间的二维点数据之间的关系，称为映射关系，空间关系与映射关系之间的比例，称为映射比例。也就是说，任意两个三维点数据之间的距离与对应的二维点数据之间的距离的比例，称为映射比例。在一些实现方式中，映射比例为任意两个三维点数据之间的距离与对应的二维点数据之间的距离的比值，在另一些实现方式中，映射比例为任意两个二维点数据之间的距离与对应的三维点数据之间的距离的比值。

虚拟模型被划分为各个区域，基于三维点映射至二维空间得到二维点数据的原理，虚拟模型上的各个区域被映射至二维空间后，得到各个二维点数据构成的区域。可以理解的是，假设第一区域为虚拟模型上的任意一个区域，第一区域映射至二维空间得到的第二区域，由第一区域中的三维点数据映射得到的二维点数据构成。

在一些实现方式中，虚拟模型为基于边界曲面的边界表示（BoundaryRepresentation，BRep）模型。可以理解的是，基于边界曲面的BRep模型的模型数据中包括BRep模型中已划分的各个区域的三维点数据和二维点数据。

以图2为例，表面模型A为BRep模型，以表面模型A上的一点（x，y，z）为例，该点映射至二维空间的点为（u，v）。（x，y，z）与（u，v）以及对应关系均已包含在模型数据中。

在一些实现方式中，为了便于后续计算，将模型数据中的二维点数据和三维点数据均进行归一化处理，归一化至预先区间范围如（0，1）内。

可以理解的是，以数据为位置数据为例，任意两个三维点数据之间的距离与相对应的二维点数据之间距离的比例为映射比例。还以图2为例，映射比例为第一距离与第二距离的比值，第一距离为（x1，y1，z1）与（x2，y2，z2）之间的距离，第二距离为（u1，v1）与（u2，v2）之间的距离。

映射比例可能包含在基于边界曲面的BRep模型的模型数据中，也可能不包含在模型数据中，在不包含的情况下，可以基于上例计算得到。

在另一些实现方式中，虚拟模型为Mesh模型。在此情况下，先对面片（Mesh）模型划分区域，再基于划分的区域获得映射参数，以图3所示的Mesh模型（未划分区域的模型）为例，具体流程如图6所示，包括以下步骤：

S111、获取Mesh模型中的各个面片。

可以理解的是，面片可以看作初始划分的各个区域，面片可以预先划分得到，本步骤中通过读取得到，也可以在本步骤中对Mesh模型划分得到面片。划分得到面片称为第一次划分。

S112、将夹角小于第一预设阈值的相邻面片划分为一个面片，得到二次划分区域。

第一预设阈值的示例为30度，使用该预设阈值得到的二次划分区域如图4所示。

相邻面片之间的夹角的计算方式这里不再赘述。

S113、对二次划分区域进行第三次划分。

第三次划分的具体流程为：选择任意一个面片作为种子，根据拓扑关系，搜索与种子相邻且夹角小于第二预设阈值的面片，将搜索到的面片称为目标面片，合并目标面片与种子，作为新的种子，直到种子不再变大，此时的种子作为一个三次划分区域。将没有作为种子且没有被合并的面片作为新的种子，搜索并合并目标面片，直至没有剩余面片，得到三次划分区域。第二预设阈值的示例为30度。

可以理解的是，第一预设阈值与第二预设阈值可以相同，也可以不同。

在图4的示例上得到的三次划分区域如图5所示。为了便于描述，将三次划分区域中的任意一个区域称为目标区域。

二次划分得到一致连续的面片区域，三次划分得到易于进行平面参数化的区域，因此，基于以上划分方式得到的区域，可以快速得到易于进行平面参数化的区域。

可以理解的是，第二次划分和第三次划分的目的均在于合并满足预设条件的面片，分为第二次划分和第三次划分仅为示例，不作为限定，例如，执行第二次或第三次划分等。

S114、在得到虚拟模型的三次划分区域后，提取虚拟模型映射至二维空间的映射参数。

具体的，计算目标区域的法向量，并构建包含法向量的平面。将目标区域中的所有面片均投影至该平面上，计算平面上的投影的包围盒。将包围盒作为二维空间，将目标区域中的面片上的各个三维点数据投影至二维空间，得到目标区域投影后的二维点数据。将二维点数据与包围盒的尺寸的比例，作为映射比例。

在得到二维点数据后，进行归一化处理。

S12、基于映射比例以及各个区域中的二维点数据，计算各个区域在虚拟模型上的面积。

可以理解的是，对于任意一个区域，基于该区域中的二维点数据的数量，能够获得该区域在二维空间的面积，再基于映射比例，能够获得该区域在虚拟模型上对应的区域的面积。

S13、基于各个区域在虚拟模型上的面积，获得各个区域中的采样点的数量。

在一些实现方式中，按照面积以及单位面积的采样数量，计算采样点的数量。

基于各个区域的面积获得采样点的数量，使得面积较大的区域会被采样更多的点，面积较小的区域会被采样的点的数量较少。即数量与面积正相关。

S14、基于各个区域中的采样点的数量，从虚拟模型的场变量中，采样虚拟模型的各个区域中的场变量采样点。

在一些实现方式中，虚拟模型的场变量预先计算得到。在本步骤中，从场变量中采样，得到场变量数据点。

可以理解的是，虚拟模型上的各个点均对应一个场变量，在已知某一区域的采样点的数量的情况下，在该区域中，均匀采样该数量的场变量，作为该区域的场变量采样点。

在一些实现方式中，将场变量采样点按照所属的区域进行存储，一个区域存储为一个点阵。

S15、通过渲染场变量采样点，显示虚拟模型的场变量云图。

在一些实现方式中，将每一个区域的场变量数据点阵组成一个纹理单元，在渲染模型时，将该纹理单元绑定到模型对应的区域上，最终将仿真云图渲染出来。

从图1所示的流程可以看出，现将虚拟模型映射至二维空间，基于映射结果获取模型中的各个区域的面积，再基于面积得到各个区域被采样的数量，因此，能够使得采样点在虚拟模型上的分布更为均匀。按照采样点采样被显示的场变量云图，与虚拟模型上的场变量的实际分布更为贴近。

并且，基于各个区域的面积采样场变量的方式，采样点与面积之间的关系可以预先配置，即采样数量可控，不会引入过大的数据量，在获得与实际更为贴近的场变量分布的情况下，能够控制云图的数据量维持在较低的水平。

可以理解的是，S11-S12仅为基于将三维模型映射至二维空间得到的二维模型，获取三维模型上的各个区域的面积的一种较为便于实施的实现方式，也可以采用其它方式，获得三维模型上的各个区域的面积，例如基于二维模型的拓扑结构等，获得各个区域的面积。

本申请的实施例还公开了一种云图的显示装置，如图7所示，包括：第一获取模块、第二获取模块、采样模块以及显示模块。

第一获取模块用于基于将三维模型映射至二维空间得到的二维模型，获取所述三维模型上的各个区域的面积。第二获取模块用于基于所述面积，获得所述区域中的采样点的数量，所述数量与所述面积正相关。

采样模块用于基于所述区域中的采样点的数量，从所述三维模型的场变量中，采样所述三维模型的各个区域中的场变量采样点。显示模块用于通过渲染所述场变量采样点，显示所述三维模型的场变量云图。

在一些实现方式中，第一获取模块基于将三维模型映射至二维空间得到的二维模型，获取所述三维模型上的各个区域的面积的实现方式为：获取三维模型映射至二维空间的映射参数，所述映射参数包括二维点数据、二维点数据构成的区域以及映射比例，所述二维点数据为所述三维模型上的三维点数据映射至所述二维空间的数据，所述映射比例为任意两个三维点数据之间的距离与对应的二维点数据之间的距离的比例；基于所述映射比例以及所述区域中的二维点数据，计算所述区域在所述虚拟模型上的面积。

在一些实现方式中，三维模型包括Mesh模型。第一获取模块获取三维模型映射至二维空间的映射参数的具体方式为：对所述Mesh模型划分面片，将满足预设的合并条件的面片进行合并，得到划分区域的所述三维模型，提取所述三维模型映射至二维空间的映射参数。

在一些实现方式中，第一获取模块将满足预设的合并条件的面片进行合并，得到划分区域的所述三维模型的具体方式为：将夹角小于第一预设阈值的相邻面片划分为一个面片，得到二次划分区域，任意一个所述二次划分区域为种子；搜索与所述种子相邻且夹角小于第二预设阈值的二次划分面片，作为目标面片；合并所述目标面片和所述种子，得到三次划分区域。

在一些实现方式中，第一获取模块提取所述三维模型映射至二维空间的映射参数的具体方式为：计算目标区域的法向量，所述目标区域为所述三次划分区域中的任意一个区域；构建包含所述法向量的平面；将所述目标区域中的所有面片均投影至所述平面；计算所述平面上的投影的包围盒，作为所述二维空间；将目标区域中的面片上的各个三维点数据投影至二维空间，得到所述目标区域投影后的二维点数据。

在一些实现方式中，第一获取模块提取所述三维模型映射至二维空间的映射参数的具体方式还包括以下步骤：将所述二维点数据与所述包围盒的尺寸的比例，作为所述映射比例。

在一些实现方式中，三维模型包括BRep模型，第一获取模块获取三维模型映射至二维空间的映射参数的具体方式为：从所述BRep模型的模型数据中提取所述三维点数据、所述二维点数据、以及所述三维点数据与所述二维点数据的对应关系；基于提取的数据，计算所述映射参数。

图7所示的云图的显示装置，能够显示场变量的分布更接近虚拟模型的实际场变量分布的云图，并且，云图的数据量较小，有利于节省计算和显示资源。

本申请提供一种电子设备，包括：存储器和处理器。所述存储器用于存储应用程序，所述处理器用于运行所述应用程序，以执行本申请提供的云图的显示方法。

本申请提供一种计算机可读存储介质，当所述计算机可读存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行本申请提供的云图的显示方法。

本申请提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，所述计算机程序/指令被处理器执行时实现本申请提供的云图的显示方法。本申请实施例方法所述的功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算设备可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算设备（可以是个人计算机，服务器，移动计算设备或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

Claims

1.一种云图的显示方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于将三维模型映射至二维空间得到的二维模型，获取所述三维模型上的各个区域的面积，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述三维模型包括面片Mesh模型；

所述获取三维模型映射至二维空间的映射参数，包括：

对所述Mesh模型划分面片；

提取所述三维模型映射至二维空间的映射参数。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将满足预设的合并条件的面片进行合并，得到划分区域的所述三维模型，包括：

合并所述目标面片和所述种子，得到三次划分区域。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述提取所述三维模型映射至二维空间的映射参数，包括：

构建包含所述法向量的平面；

将所述目标区域中的所有面片均投影至所述平面；

计算所述平面上的投影的包围盒，作为所述二维空间；

将所述目标区域中的面片上的各个三维点数据投影至所述二维空间，得到所述目标区域投影后的二维点数据。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述三维模型包括边界表示BRep模型；

所述获取三维模型映射至二维空间的映射参数，包括：

基于提取的数据，计算所述映射参数。

8.一种云图的显示装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

存储器和处理器；

所述存储器用于存储应用程序，所述处理器用于运行所述应用程序，以执行权利要求1-7任一项所述的云图的显示方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机可读存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行权利要求1-7任一项所述的云图的显示方法。