CN117280374A - 3d对象管理数据、计算机以及3d对象的分布式管理方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种3D对象管理数据的数据结构，用于显示从现实世界中的物理实体数字化的3D对象或在计算机上创建的3D对象的图像。该数据结构可以同步3D对象与现实世界。该发明的数据结构是由多台计算机分布式管理的3D对象管理数据的数据结构，用于在与现实世界同步的情况下显示3D对象的图像。该数据结构包括用于识别3D对象的注册者的注册者识别码、用于指定3D对象类型的对象类型号、分配给已按注册顺序指定类型的3D对象的对象序列号、用于存储指定要注册的3D对象的形状的3D数据的存储装置的存储编号、指定要注册的3D对象的当前位置的大地位置数据、指示3D对象方向的方位数据，以及3D数据的最新更新日期和时间。

Description

3D对象管理数据、计算机以及3D对象的分布式管理方法
技术领域
本发明涉及3D对象管理数据、计算机程序以及用于管理3D对象的方法。具体地，本发明涉及用于管理3D对象的3D对象管理数据、使用3D对象管理数据的计算机程序以及用于3D对象的分布式管理的方法，其中对象与现实世界同步。
背景技术
镜像世界被倡导为技术领域的下一代平台。与此相适应，关于如何应用镜像世界解决社会问题和经济发展的讨论已经开始取得了一些进展。镜像世界将包括人、物、建筑物在内的现实世界(物理世界)的对象与数字孪生(数字世界)同步，数字孪生是现实世界对象通过3D对象的实时复制。这项技术预计将对未来社会的发展产生重大影响。
鉴于信息方面的安全等问题，包括可靠性、真实性和公共利益，不希望某个特定公司或组织集中管理和操作代表地球上大量真实物体的3D对象。需要一个开放且可靠的结构来管理3D对象，任何人都可以使用和验证。
例如，专利文献1(日本未审查专利申请公开No.2020-017264)公开了一种能够在代表现实世界的实时3D虚拟世界中实现实时3D虚拟对象的双向交互操作的***和方法。该方法使得能够经由在服务器上存储和计算的持久虚拟世界***在通过网络连接到实时3D虚拟副本的真实对象和通过网络连接到真实对象的用户设备之间进行双向交互操作。
然而，在专利文献1描述的技术中，持久虚拟世界***是在特定服务器上预先存储和计算的。在该***中运行的真实对象的实时3D虚拟副本由真实对象的所有者提供给持久性虚拟世界***的管理员，并且持久性虚拟世界***的管理员、政府官员或其他相关机构与真实对象的所有者合作，将实时3D虚拟副本输入到持久的虚拟世界***中。因此，专利文献1的技术未能提供对前述有关数据管理的问题的解决方案。
发明内容
本发明是考虑到前述传统问题而做出的。本发明的一个目的是提供3D对象管理数据、计算机程序以及由多个计算机以分布式方式管理的3D对象的分布式管理的方法，用于在计算机上(显示设备的屏幕上)再现，以及通过同步从现实世界中的物理实体数字化的3D对象和在计算机上创建的3D对象在对应于现实世界的大地位置上同步而形成的三维(3D)形状。
根据本发明的一个实施例，用于实现前述目的的数据结构是一种由多个计算机以分布式方式管理的3D对象管理数据的数据结构，所述3D对象管理数据用于将从现实世界中的物理实体数字化的3D对象和在计算机上创建的3D对象显示为图像，使前者和后者与现实世界同步，3D对象管理数据包括：注册者识别码，用于识别从现实世界中的物理实体数字化的3D对象或在计算机上创建的3D对象的注册者；对象类型编号，用于指定要注册的3D对象的类型；对象序列号，用于分配给3D对象，该3D对象的类型已按注册顺序指定；存储编号，用于指定存储装置，该存储装置用于存储3D数据以指定要注册的3D对象的形状；大地位置数据，用于指定要注册的3D对象的当前位置；方向数据，用于指示要注册的3D对象的朝向；要注册3D对象的更新日期和时间数据；其中3D对象管理数据是以大地位置数据作为搜索关键字记录在预定的区块链中，形成区块链的多个计算机中的每个计算机作为一个节点，如果将大地位置作为搜索关键字输入到区块链中，则从区块链中获取与输入的大地位置对应的3D对象管理数据，并且根据获取的3D对象管理数据指定存储3D数据的存储装置，该3D数据指定3D对象的3D形状，从而使用3D对象管理数据，通过使用从指定存储装置获取的3D数据生成位于输入的大地位置的3D对象的3D图像，并在显示设备上显示该3D图像。
所述3D对象管理数据由多个计算机中的任意一个生成，并且指定3D对象的3D形状的3D数据与3D对象管理数据相关联，除了其大地位置数据之外的至少一部分被哈希，以存储在与区块链分开的分布式方式管理的存储装置。由现实世界中的物理实体数字化的3D对象包括移动体和固定对象。
根据本发明的一个实施例的用于实现前述目的的计算机程序是用于使计算机使用具有前述数据结构的3D对象管理数据来生成图像。该程序使计算机执行以下功能：基于输入的大地位置，对记录有具有该数据结构的3D对象管理数据的区块链进行搜索；从区块链获取3D对象管理数据，该数据用于描述距离输入的大地位置一定预定固定范围内的3D对象；指定存储装置，在该存储装置中存储用于指定与3D对象管理数据相关联的3D对象的3D形状的3D数据；从指定的存储装置获取用于指定3D对象的3D形状的3D数据；和根据从存储装置获取的用于指定3D对象的3D形状的3D数据和从区块链获取的3D对象管理数据，生成距离输入的大地位置一定范围内的3D对象的3D图像。
根据本发明的一个实施例的一种利用多个计算机分布式管理3D对象以实现前述目的的方法，包括以下步骤：由多个计算机中的任意一个准备3D数据以指定从现实世界中的物理实体数字化的3D对象的3D形状，或者在计算机上创建的3D对象的3D形状；生成与准备的3D数据相关联的3D对象管理数据；通过将预定哈希函数应用于3D对象管理数据的一部分来计算哈希值；将计算出的哈希值添加到3D对象管理数据中，以将所述3D对象管理数据记录在由多个计算机形成的区块链中；和将未应用哈希函数的3D对象管理数据的另一部分和计算出的哈希值与3D数据相关联，以将所述3D数据存储在与区块链分开地以分布式方式管理的预定存储装置中；其中3D对象管理数据包括，注册者识别码，用于识别要在区块链中注册的3D对象的注册者，对象类型编号，用于指定要注册的3D对象的类型，对象序列号，用于分配给3D对象，该3D对象的类型已按注册顺序指定；存储编号，用于指定存储装置，该存储装置存储用于存储3D数据以指定要注册的3D对象的3D形状，大地位置数据，用于指定要注册的3D对象的当前位置，方向数据，用于指示要注册的3D对象的朝向，以及要注册的3D对象的更新日期和时间数据，其中区块链是预定类型的区块链，其中的多个计算机中的每一个作为节点，并且区块链的实现由提供给所述多个计算机中的每一个的数据处理应用程序执行，其中3D对象管理数据注册在区块链中，大地位置数据作为搜索关键字，3D对象管理数据中未应用哈希函数的另一部分包括大地位置数据。
本发明减少了以分布式方式存储在许多计算机上的3D对象的3D数据的搜索和获取所需的数据处理和数据通信量。本发明还显着减少了在分布式管理***的整体级别上对以分布式方式管理的3D对象的3D数据进行更新和注册所需的数据处理量。
根据本发明的计算机程序可以基于具有本发明的数据结构的3D对象管理数据，基于距离指定点一定范围内的区域的最新信息来有效地生成3D图像。
此外，根据分布式管理3D对象的方法，以分布式方式管理的3D对象的3D数据的更新记录的公开管理的，从而实现了可靠性和真实性的数据管理。
附图说明
图1为本发明一实施例的3D对象分布式管理***的整体结构示意图。
图2是根据本发明一实施例的3D对象分布式管理***的普通节点和超级节点的示例硬件配置的示意图。
图3是根据本发明的一个实施例的由3D对象管理数据指定的城市景观的示例图。
图4是根据本发明一实施例的3D对象管理数据的数据结构的示例配置。
图5示出了根据本发明的一实施例的3D对象管理数据的数据结构的示例。
图6是根据本发明的一实施例的3D对象分布式管理***的各操作阶段的总体结构流程图。
图7是示出根据本发明的一实施例的3D对象管理数据的另一应用中的无人机飞行管理***的示例配置图。
图8是示出根据本发明的另一应用的由飞行路径生成器创建的飞行路径的示例图。
图9是表示本发明的又一应用例的产品制造管理模拟装置的配置示例。
图10是表示本发明的又一应用例的制造管理模拟装置的输出装置的画面上显示的制造场地图像的示例图。
附图元件说明：
1 3D对象分布式管理***
5 通信网络
7 无线网络
10A 超级节点
10b-10d普通节点
11、101、301控制单元
12、606存储单元
13、120、320通信接口(I/F)单元
14 输入设备
15 输出设备
20计算机组(数据服务器)
30 外部设备
100 区块链
105 API服务器
110 第一存储单元
200 分布式文件***
300 管理数据生成服务器
310 第二存储单元
500 无人机
600 飞行路径生成器
601 控制单元
602、704 3D数据获取单元
603 飞行路径确定单元
604 飞行位置跟踪单元
605无线/有线通信单元
606存储单元
702 3D数据注册单元
706.模拟单元
800制造场地
810重型机械(起重机)
900a-900d混凝土产品
1000屏幕
具体实施方式
下面将参照附图详细描述用于实施本发明的实施例的示例。
首先，将描述根据本发明的一个实施例的3D对象分布式管理***的示例配置。
三维(3D)数据是指定对象的三维形状的数字数据，并且存在多种类型的数据作为3D数据。例如，通过测量物体3D形状的3D扫描仪获得的3D数据是对象表面的点云数据，而从诸如在计算机上生成3D形状的3D CAD软件等软件输出的3D数据是建模数据，例如来自CAD***的数据和来自建筑信息模型(BIM)模型的数据。此外，输出3D的设备数据已经开发出来，其中包括用于虚拟现实的3D显示设备(VR)和混合现实(MR)，以及3D打印机等3D建模设备。
根据本发明的一个实施例的3D对象分布式管理***配置如下：(1)为了记录由各种设备处理的以各种形式的3D数据表示的3D对象(物理实体和模型)，生成并记录具有本发明数据结构的“3D对象管理数据”在指定的区块链中，该区块链用作3D对象的分布式管理账本；和
(2)指定(表示)3D对象的3D形状的3D数据本身，通过由多台计算机组成的分布式文件***进行分布式管理，作为与前述区块链分开的单独***存储，或存储在规定的存储装置中。
在根据本实施例的3D对象分布式管理***中，生成与要注册的每个3D对象相对应的、具有根据本发明的数据结构的唯一3D对象管理数据，并且所生成的数据与对应的3D对象相关联。与3D对象相关联的3D对象管理数据具有稍后描述的数据结构，其至少包括对象识别信息和大地位置信息。由于这样的数据结构，想要使用根据本发明的3D对象分布式管理***的用户可以简易通过指定所需的大地位置，获取和利用指定点附近某特定范围内的3D对象的当前(即最新的)3D形状的3D数据。
图1为本发明一实施例的3D对象分布式管理***的整体结构示意图。
参照图1，根据本发明的一个实施例的3D对象分布式管理***1包括多个计算机(以下称为“节点”)(10A、10b-10d)，形成预定的区块链平台100，以记录3D对象管理数据(以下称为“3D对象管理数据区块链”)，以及多个计算机20(例如，一组数据服务器)，形成分布式文件***200，存储与3D对象管理数据相关联的3D对象的3D形状的3D数据(以下称为“3D数据本身”)，其中节点(10A、10b-10d)和计算机20通过诸如互联网之类的通信网络5连接，使得它们能够彼此通信。3D数据本身的数据格式和数据结构没有特别限制。存储3D数据本身的存储装置不限于分布式文件***。
在3D对象分布式管理***1中，每个节点(10A、10b～10d)是用户的计算机，形成3D对象管理数据的区块链100，其管理3D对象的变化历史，并通过使用3D对象分布式管理***1交换3D对象的3D数据本身。通过在这些计算机中的每一个上执行预定的数据处理应用程序，执行以这些计算机中的每一个作为节点的预定区块链的实现。这些节点中的一些可以被设置为超级节点10A，其负责3D对象管理数据的区块链100的管理(下文中，除超级节点之外的节点被称为“普通节点”)。
超级节点10A(也称为管理员计算机)例如是由3D对象分布式管理***1的管理成员操作的计算机，用于执行以下处理：注册想要使用该***的新节点；为用户(普通节点)提供的3D对象生成3D对象管理数据，并注册到区块链上，将数据记录在3D对象管理数据的区块链中；将生成的3D对象管理数据与要注册的3D数据的3D数据本身相关联；将数据存储在形成(即配置)分布式文件***的操作环境的一组计算机(数据服务器)上。
配置分布式文件***的操作环境的计算机组20形成节点，这些节点是构成例如星际文件***(IPFS)的分布式文件***的分布式服务器。
想要通过使用3D对象分布式管理***1来注册和/或使用3D数据本身的用户访问超级节点10A，以从超级节点10A下载预定的应用程序，这使得用户能够在用户的计算机上使用该***的各个功能，并将该程序安装到用户的计算机上。然后，用户执行已安装的应用程序来注册用户信息并获得他/她的唯一用户ID(注册者识别码)。超级节点10A设置有对应表，该对应表存储将用户ID链接到分配给用户(普通节点)的区块链的对应关系的信息。
图2是根据本发明一实施例的3D对象分布式管理***的普通节点和超级节点的示例硬件配置的示意图。
形成3D对象管理数据的区块链100的普通节点(10b-10d)是使用3D对象分布式管理***1的用户的计算机。每个普通节点包括控制单元11，控制单元11具有中央处理单元、ROM和RAM(未示出)，执行用于控制并执行各种数据处理的预定程序；存储单元12，由诸如固态驱动器(SSD)和硬盘驱动器(HDD)的存储设备构成；以及通信接口(I/F)单元13，通过该通信接口单元，普通节点与其他节点和分布式文件***200的服务器20连接在一起。
通信接口(I/F)单元13支持点对点(P2P)网络连接(P2P网络6)，通过P2P网络6建立一个节点与其他节点之间的连接，并通过通信网络5(如互联网)实现了节点与P2P网络7之间的连接，该P2P网络7由分布式文件***的服务器20构成，如图1所示。
此外，普通节点包括：输入装置14，接收来自用户的命令；以及输出装置15，输出装置15由诸如显示装置之类的显示装置形成，显示由控制单元11生成的操作屏幕以及基于从服务器20接收的3D数据本身和3D对象管理数据生成的3D图像。
构成普通节点的计算机不限于个人计算机，还可以使用诸如智能手机和平板电脑之类的移动设备以及诸如头戴式显示器(HMD)之类的具有图像显示功能的可穿戴设备。在这种情况下，输入/输出设备将以各种形式并入每个设备中。
可以为普通节点提供外部设备30，例如3D扫描仪或雷达成像设备。还可以配置为使得具有稍后描述的数据结构的3D对象管理数据与由外部设备30检测或生成的3D对象的3D数据本身相关联，将3D对象管理数据记录在。3D对象管理数据的区块链100中。
超级节点10A是执行管理员计算机的功能的计算机，并且可以由例如充当API(应用程序接口)服务器105和管理数据生成服务器300的多个计算机形成。
API服务器105是提供API的服务器，其允许想要新使用根据本实施例的3D对象分布式管理***1的用户的计算机被记录在记录3D对象管理数据的区块链100的节点中，并允许该计算机使用3D对象管理数据的区块链。超级节点10A的API服务器105响应来自新用户计算机的访问，并向新用户计算机发送允许新用户使用***功能的预定应用程序(以下称为“app”)。API也在API服务器105上实现，API服务器105与运行在普通节点的计算机上的应用程序一起工作以执行预定功能。
API服务器105包括：控制单元101，由中央处理单元、ROM和RAM(未示出)等设备形成；第一存储单元110，由SSD、HDD等设备形成；以及通信接口(I/F)单元120，通过该单元，服务器105通过其连接到普通节点(10b-10d)和服务器20。通信接口(I/F)单元120的功能与普通节点的通信接口(I/F)单元13的功能相同。
API服务器105通过由Internet等形成的P2P网络6与与各节点(10b～10d)进行通信，并通过Internet或预定的通信网络与管理数据生成服务器300通信，以执行以下操作：请求管理数据生成服务器300生成3D对象管理数据；将管理数据生成服务器300生成的3D对象管理数据记录在3D对象管理数据的区块链100中；将一部分被哈希的3D对象管理数据与要注册的3D对象的3D数据本身相关联，以将该数据存储在分布式文件***200的存储装置中，该存储装置是数据服务器20中的任一个。对3D对象管理数据的一部分被哈希处理的数据处理细节稍后将描述。
管理数据生成服务器300以以下操作生成3D对象管理数据：服务器300与API服务器105结合，从普通节点接收到的待注册3D对象的3D数据本身执行数据提取和格式转换等操作，这些操作是将3D对象管理数据存储在区块链100中所需的。
管理数据生成服务器300包括由诸如中央处理单元、ROM和RAM(未示出)的装置形成的控制单元301、存储用于生成3D对象管理的各种数据和程序的第二存储单元310。服务器300通过通信接口(I/F)单元320连接到普通节点(10b-10d)和API服务器105。
管理数据生成服务器300的第二存储单元310存储用于指定要注册的3D对象的3D数据本身表示的实物或模型的对象区分的数据表。当管理数据生成服务器300从普通节点(10b-10d)接收到注册3D对象的新请求时，服务器300读取对象区分数据表，确定与接收到的3D对象相对应的对象类型(项目)，并按照注册的顺序按确定的类型为每个3D对象分配唯一的对象序列号。
基于从普通节点(10b-10d)接收到的3D对象的注册信息，管理数据生成服务器300将唯一的存储编号分配给分布式文件***200中的特定存储装置(数据服务器20中的任意一个)，存储要注册的3D对象的3D数据本身。分配的存储编号被并入3D对象管理数据中，作为形成3D对象管理数据的数据项之一以与3D数据本身相关联，并且被记录在3D对象管理数据的区块链100中。用于指定存储3D数据本身的存储装置的信息可以与存储编号相关联地存储在管理数据生成服务器300的第二存储单元310中。
接下来，将描述根据本发明一实施例的3D对象管理数据的数据结构。下面解释的3D对象的3D数据本身是指在显示设备的屏幕上将地球上某一点的城市区域中的结构显示为3D图像的情况。根据本发明的3D对象管理数据可以应用于其他情况，而不限于这种情况。
图3是根据本发明的一个实施例的由3D对象管理数据指定的市区中的建筑物的3D图像的示例图。图3示出了这样的示例：如果用户或普通节点通过使用3D对象管理数据的区块链100的大地位置或坐标来指定特定点TP，则根据本实施例使用3D对象管理数据来获取3D数据本身，其中3D数据本身用于显示从指定点(半径几十到几百米的区域，用实心圆表示)一定范围内的真实建筑物的3D图像，以及在该区域中虚拟放置在该区域的建筑物和人员等对象(im 110–im 150)。稍后描述用于搜索位于距指定点一定范围内的3D对象并获取与该3D对象相对应的3D对象管理数据的特征。
图4是根据本发明一实施例的3D对象管理数据的数据结构的示例配置。3D对象管理数据是针对3D数据单独生成，并且与3D数据的数据本身分开记录在3D对象管理数据区块链100中。因此，在用户在根据本实施例的3D对象分布式管理***1中注册了从现实世界中的物理实体数字化的3D对象或者在计算机上创建的3D对象之后，其他用户可以搜索指定要注册的3D对象的3D形状的3D数据。根据已注册的3D对象的3D数据本身发生的变化，根据需要更新3D对象管理数据。当已注册的3D对象的位置(存在位置)改变时，3D对象管理数据也被更新。
换句话说，在3D对象管理数据直接耦合到要注册的3D对象的3D数据本身的状态下，3D对象管理数据不与要注册的3D对象的3D数据本身一起更新。相反，仅将所注册的3D对象的3D数据本身和/或3D对象的存在位置中发生的改变的历史记录在3D对象管理数据中。因此，由于3D对象管理数据不包含具有大量数据的3D数据，因此具有由于更新(添加由更新的3D对象管理数据配置的块)而向区块链添加块所需的计算量较小。这使得可以几乎实时(上传后几秒到几分钟内)在区块链中记录反映已注册3D对象位置和3D数据本身变化的3D对象管理数据。
通过使用具有根据本发明的数据结构的3D对象管理数据，用户(节点)可以从网络上的3D对象的3D数据本身的存储位置，即存储3D数据本身的存储装置，获取对应于指定点的真实且最新的3D数据本身。
参考图4所示，根据本发明的一个实施例的3D对象管理数据用于将在计算机上创建的3D对象与从现实世界中的物理实体数字化的3D对象在与现实世界的大地位置上同步，使得两者创建的3D对象和代表现实世界中的物理实体的3D对象在显示设备的屏幕上显示为3D图像。为了实现这一点，根据本发明的一个实施例的3D对象管理数据被配置为具有树状数据结构，其包括(1)用作检索索引的地球上特定点的大地位置数据，该数据为根节点，(2)一系列用于对象区分的对象类型编号，该编号位于根节点的下一级中间节点，用于指定要注册的3D对象的类型，以及(3)包含稍后描述的数据项用于指定表示相关3D对象的3D数据本身的存储位置，以及数据的注册者(即，准备者、创建者或所有者)，该数据位于更低的叶节点中。
在根据本实施例的3D对象分布式管理***1中，仅注册者被授权执行关于已注册的3D对象的更新或改变操作。
图5示出了根据本发明的一个实施例的3D对象管理数据的数据结构的示例。参考图5，该示例的3D对象管理数据401由包括以下数据的元组组成：(1)指定3D对象类型的对象类型编号，与形成根节点的大地位置数据相关联；(2)按顺序添加到每个已指定类型的3D对象的对象序列号；(3)方向数据，指示3D对象所面向的方向(方位)；(4)存储编号，用于指定存储3D对象的计算机；(5)注册者识别码，用于识别3D对象的注册者；(6)3D对象的最新更新日期和时间(新注册的注册日期和时间)。
在根据本实施例的3D对象分布式管理***1中，在具有前述数据结构的3D对象管理数据中，3D对象管理数据中除了形成根节点的大地位置数据和根节点以下的对象类型编号之外的部分，通过使用预定的哈希函数在注册人的节点(计算机)中进行哈希。将获得的哈希值与要注册的3D对象的3D数据本身在注册者的节点(计算机)处组合(参见图5的402)，并且将要注册的3D对象的3D数据本身存储在预定分布式文件***200的数据服务器20，数据服务器20由注册者指定。存储3D数据本身的存储装置不限于分布式文件***。
同时，3D对象管理数据被记录在3D对象管理数据的区块链100中(见图5的403)。此时，在将与前述3D对象管理数据的部分相对应的哈希值添加到3D对象管理数据之后，记录3D对象管理数据。因此，如果用户想要在给定显示设备的屏幕上显示存在于特定点的对象的3D图像或者想要显示与现实世界同步的放置在特定点的3D对象的3D图像，用户只需输入特定点的大地位置和当前时间以搜索3D对象管理数据的区块链100，即可从给定的分布式文件***200中存储的3D对象中获取所需3D对象的真实且最新的3D数据。可以输入当前时间，使得***接收大地位置的输入时的时间被自动添加到输入数据，而不是由用户执行输入。
在根据本实施例的3D对象分布式管理***中，已注册的3D对象的3D数据本身被设置为只能由注册者更新。如果相关3D数据本身指定(表示)的3D对象的现有位置或其3D形状发生改变，则注册者可以将这些改变反映在3D对象管理数据和3D数据本身上，即更新3D对象随时或实时管理数据和3D数据本身。
尽管用户可以在用户计算机上改变所获取的3D对象的排列，但是用户不能篡改原始3D数据本身，并且即使原始3D数据本身被篡改，数据的真实性可以通过区块链中的历史信息来验证。
如果3D对象是真实的可移动实体(或移动体)，则注册者的节点(计算机)可以被编程以以根据与其节点连接的位置传感器或其他设备的位置检测数据实时更新3D对象管理数据的地理位置数据。
以下是根据本发明的一个实施例的3D对象分布式管理***的操作的示例。
图6是示出根据本发明一个实施例的3D对象分布式管理***的每个操作阶段的总体结构的流程图。
下面描述由普通节点10b和超级节点10A执行以输出表示3D对象的3D图像的一般操作。如果普通节点10b向区块链100发送数据注册或更新的请求，则超级节点10A在响应该请求时在(i)数据注册或更新阶段，(ii)数据利用阶段执行预定处理。
在该处理之后，表示由普通节点10b指定的点的3D对象的3D图像被输出到最初请求注册或更新数据的普通节点10b。根据本发明的3D对象的分布式管理方法包括以下步骤，其中执行下面描述的各个操作。
在图6所示的注册/更新阶段中，如果普通节点10b向3D对象分布式管理***1的3D对象管理数据的区块链100发送注册3D对象的请求(步骤S10)，则形成区块链100的计算机组中的超级节点10A接收如先前所描述的请求(步骤100)。超级节点10A基于接收到的请求来识别节点，并确定该请求是针对新数据还是针对数据更新(步骤S110)。
在请求是针对新数据的情况下，如果将3D对象的信息从普通节点10b输入(发送)到超级节点10A(步骤S11)，则基于输入的3D对象信息，超级节点10A根据预定的数据表，确定与3D对象类型相对应的对象类型号以及按照3D对象类型的注册顺序分配的对象序列号。超级节点10A还生成包含图5所示的数据项的3D对象管理数据，仅作为示例(步骤S120)。
用于生成3D对象管理数据的3D对象信息包括但不限于3D对象的注册者姓名、对象名称、当前位置或安装位置(在大地测量***中)、3D对象的方向、指定存储3D对象的3D数据本身的存储装置的信息、以及注册日期。
然后，超级节点10A将所生成的3D对象管理数据的一部分(参见图5的401)应用预定的哈希函数以计算哈希值，并将计算出的哈希值发送至发送请求的普通节点10b(步骤S130)。超级节点10A将计算出的哈希值添加到3D对象管理数据(哈希值连接到数据上)，并将所述3D对象管理数据记录在3D对象管理数据的区块链100中(步骤S140)。同时，普通节点10b将一部分已经被哈希处理的3D对象管理数据与3D对象的3D数据本身相关联(参见图5的402)，并且将所述3D数据本身存储在由注册者指定的预定存储装置中(步骤S12)。存储3D数据本身的存储装置可以是预先链接到根据本实施例的3D对象分布式管理***的分布式文件***200，或者是被配置为可被该3D对象分布式管理***的用户访问的任何存储装置。
相反，如果请求是数据更新，则普通节点10b本身对记录在3D对象管理数据的区块链100中的要更新的3D对象管理数据的适用数据项执行更新，并将更新后的数据发送到3D对象管理数据的区块链100。超级节点10A对更新的3D对象管理数据的一部分进行哈希处理，并且将哈希值添加到要更新的原始3D对象管理数据(参见图5的4035)，与步骤S130中所执行的相同，将计算出的哈希值添加到3D对象管理数据(哈希值连接到数据上)，以将所述3D对象管理数据记录在3D对象管理数据的区块链100中(步骤S140)，并将新计算出的哈希值发送至普通节点10b，由普通节点10b进行数据的更新。然后，普通节点10b将与3D对象管理数据中已经更新的部分相对应的哈希值与相关3D对象的3D数据本身相关联，并将所述3D数据本身存储(更新3D数据本身)在注册者指定的预定存储装置(步骤S12)。
之前提到的3D对象的更新阶段可以在现实时间内或在任意时间内重复，只要相关3D对象的现有位置(或安装位置)发生了移动或相关3D对象的形状发生了变化。
接下来，在图6所示的利用阶段中，例如，如果将包括指定特定点的大地位置数据的搜索关键字从普通节点10c输入(发送)到3D对象管理数据的区块链100(步骤S40)，则基于输入的大地位置，在区块链100中搜索对应的3D对象管理数据(步骤S400)。此时，在普通节点10c处执行预先安装的用于使用3D对象分布式管理***1的应用程序(例如，智能合约)，从而执行从指定点开始搜索在某一范围内的3D对象的过程，该过程被合并到应用程序中。
3D对象管理数据的区块链100将与输入的大地位置数据相对应的3D对象管理数据输出(响应)到发送请求的普通节点10c(步骤S410)。输出的3D对象管理数据与包括存储相应3D数据的存储装置(分布式文件***中的数据服务器20中的任一者)的存储编号的信息相关联。
基于从3D对象管理数据的区块链100获取的3D对象管理数据，普通节点10c指定位于指定点(以及该点附近某一范围内的区域)3D对象的3D数据本身位于的存储装置(例如，分布式文件***中的数据服务器)，并从指定的存储装置(数据服务器)获取3D对象的相关3D数据本身(步骤S41)。然后，基于获取的3D数据本身和3D对象管理数据，普通节点10c生成相关3D对象的3D图像，并将该3D图像显示在显示设备的屏幕上，使得该3D图像与指定点的现实世界同步(步骤S42)。
接下来，描述根据本发明的一个实施例的3D对象管理数据的其他应用。下面解释的3D对象管理数据是将数据应用于无人驾驶飞行器(也称为无人机)的飞行的示例。在本例中，该数据用于根据3D对象的3D数据来确定车辆的路线，该3D对象是某城区的一组数字化建筑物，保证了车辆的安全稳定飞行。
在该应用示例中，通过从图1所示的3D对象分布管理***中获取代表规划中的无人机飞行城区的建筑物的3D数据来创建无人机飞行路径。
图7是示出根据本发明的一个实施例的3D对象管理数据的另一应用中的无人机飞行管理***的示例配置图。在根据本应用示例的飞行管理***中，无人机500通过无线网络7与飞行路径生成器600连接。
图8是示出根据本发明的另一应用示例的飞行路径生成器创建的飞行路径的示意图。
飞行路径生成器600通过多个3D空间来表示无人机500在其中飞行的飞行空间。飞行路径生成器600基于3D对象的3D数据在每个3D空间中创建飞行路径，该3D对象是从物理存在于每个3D空间中的建筑物数字化的。在这种情况下，飞行路径生成器600从根据前述的本发明的一个实施例的3D对象分布式管理***1获取与每个3D空间(A1，A2)相对应的3D数据。
配备有控制单元、位置信息获取单元、存储单元和无线通信单元(未示出)的无人机500，利用存储单元中记录的路线信息从出发点P1飞行到目的地P2。
飞行路径生成器600由通用计算机形成。发生器600包括控制单元601，控制单元601具有包括中央处理单元、ROM和RAM(未示出)的装置，通过执行预定的计算机程序来执行各种数据处理和控制；3D数据获取单元602、飞行路径确定单元603、飞行位置跟踪单元604，每个单元通过在控制单元上执行的预定计算机程序来工作；无线/有线通信单元605，与无人机进行无线通信，并通过互联网等通信网络5与3D对象分布式管理***1进行通信；以及存储单元606。
在该应用示例中，飞行路径生成器600的3D数据获取单元602充当3D对象分布式管理***1中的普通节点。为了由飞行路径创建器600创建飞行路径，通过输入主要飞行点的大地位置，3D数据获取单元602可以从3D对象分布式管理***1获取位于基于输入的地理位置数据的各地理位置相对应的3D空间(A1，A2)一定范围内的3D对象(例如建筑物、山丘)的当前真实3D数据(例如，在几十到几百米的半径内)。用于获取3D数据的过程与参考图6描述的方法相同。因此这里省略说明。
飞行路径生成器600的3D数据获取单元602的功能可以由形成3D对象分布式管理***1的节点的计算机代替，3D对象分布式管理***1与飞行路径生成器600是分开的。
飞行路径确定单元603基于3D数据获取单元602获取的3D对象的3D数据来确定飞行路径，并且飞行位置跟踪单元604获取从无人机500的位置信息获取单元通过无线/有线通信单元605无线传输的无人机500的位置信息。飞行路径确定单元603确定的飞行路径存储在存储单元606中，也可以预先传输给无人机500并存储在无人机500的存储单元中。
根据这个应用示例，飞行路径生成器600无需提前获取具有大量数据的广域3D地图信息，从而创建的飞行路径可以避免由于3D地图信息的更新间隔通常较长而导致的当前实际状态与获取的数据之间的差异。
接下来，进一步解释根据本发明一个实施例的3D对象管理数据的另一应用示例。下面描述的3D对象管理数据的示例应用说明了如何使用该数据来模拟混凝土产品制造场(车间)中产品的制造和管理。
在本应用示例中，使用了再现混凝土产品制造场的镜像世界。在实际的制造场中，会制造多个混凝土产品，每个产品都被放置在场内的特定位置，以特定的顺序运输。在制造产品之前，在计算机上进行模拟，包括每个产品的移动顺序、每个产品的移动路线以及重型机械的使用方式。基于模拟来制造和管理产品。
在使用3D数据执行前述模拟的情况下，应当使用具有根据本发明的数据结构的3D对象管理数据来管理表示制造场或产品的3D形状的3D数据。这使得模拟所需的3D数据最小化，从而显着减少数据处理以收集3D数据和创建3D图像所需的时间和运营成本。另外，通过将待制造的产品的3D数据记录在根据本发明的3D对象分布式管理***中，可以将制造后的产品的存储状态发布为由位置信息(大地位置数据)指定的产品的3D数据。例如，这使制造商更容易与运输公司等相关公司协调。
图9是表示本发明的又一应用例的产品制造管理模拟装置的配置图。通过在作为连接到根据本发明的3D对象分布式管理***1的普通节点10d的计算机上实现模拟手段，该计算机作为根据本应用示例的制造管理模拟装置来操作。模拟手段的实现可以在耦合到普通节点10d的单独的模拟装置上执行，但不限于此。普通节点10d经由支持P2P网络连接的通信网络5连接到3D对象分布式管理***1。
普通节点10d也作为制造管理模拟装置，由通用计算机构成。普通节点10d包括控制单元11，控制单元11具有包括中央处理单元、ROM和RAM(未示出)的设备，并通过执行预定的计算机程序来执行各种数据处理和控制；3D数据注册单元702、3D数据获取单元704和模拟单元706，每个单元通过在控制单元上执行的预定程序来工作；存储单元12，存储各种程序和数据；通信接口(I/F)单元13，通过其在3D对象分布式管理***中的普通节点10d与其他节点1和服务器20之间进行网络连接；输入装置14，接收用户的命令；输出装置15由诸如显示设备之类的显示装置形成，该显示设备显示由控制单元11生成的操作屏幕和基于从服务器20接收到的3D数据的3D图像。
图10是表示本发明的又一应用例在制造管理模拟装置的输出装置的屏幕上显示的制造场地图像。
在输出装置15的屏幕1000上示出的是重型机械(起重机)810和放置在真实制造场800内的制造的混凝土产品(900a-900d)。这些混凝土产品由3D数据注册单元702记录在3D对象分布式管理***1中，其中混凝土产品与具有根据本发明的数据结构的3D对象管理数据相关联。这使得每个混凝土产品可以以3D数据的形式进行管理，通过该形式，每个混凝土产品可以根据产品的当前位置进行检索。
如果从输入装置14输入指定特定制造场800的大地位置数据(地理坐标)，则3D数据获取单元704获取使用根据本发明的3D对象管理数据获取从距指定点(对应于制造场地点的区域)一定范围内的3D数据，包括混凝土产品和重型机械的结构的3D数据。
模拟单元706使用3D数据获取单元704获取3D数据，基于从输入装置14输入的用户指令来执行模拟。例如，在通过安装在制造场800中重型机械(起重机)810移动混凝土产品900a的情况下，使用来自3D数据的图像进行模拟，以根据制造场中其他混凝土产品(900b-900d)的位置来确定制造场800中的哪个位置最适合放置产品900a。在该模拟中，要移动的混凝土产品900a可以是预制混凝土产品的3D对象，其还不存在。
在基于模拟实际移动每个混凝土产品之后，3D数据注册单元702基于每个产品当前存在的位置的数据更新每个移动的混凝土产品的3D对象管理数据，并将该数据记录在3D对象分布式管理***1。混凝土产品要移动到的位置不限于制造场800内，还可以是使用该产品的工作现场。因此，每个混凝土产品在制造后都可以进行历史管理，包括产品使用的位置(或地点)。
如前所述，通过使用具有前述数据结构的3D对象管理数据，即使3D对象管理数据的现有位置或布置发生变化，3D对象管理***也可以显着减少更新3D对象管理数据所需的数据处理量。这是因为3D数据本身数据量较大，不包含在3D对象分布式管理***中。此外，当使用3D数据时，由于要获取的3D数据仅限于从指定点起一定范围内的区域的数据，因此从分布式文件***传输的数据量较小，从而可以高效地生成3D图像。另外，由于3D对象管理数据的一部分被哈希，所以即使数据被非法篡改，也可以检测到这样的事件，从而可以使用真实的数据。
虽然已经参照附图解释了本发明的特定实施例，但是本领域技术人员应理解，本发明不限于先前描述的实施例，而是可以在不超出发明的技术范围的情况下以各种方式进行修改和实施。

Claims (7)

1.一种由多个计算机以分布式方式管理的3D对象管理数据的数据结构，所述3D对象管理数据用于将从现实世界中的物理实体数字化的3D对象和在计算机上创建的3D对象显示为图像，使前者和后者与现实世界同步，
3D对象管理数据包括：
注册者识别码，用于识别从现实世界中的物理实体数字化的3D对象或在计算机上创建的3D对象的注册者；
对象类型编号，用于指定要注册的3D对象的类型；
对象序列号，用于分配给3D对象，该3D对象的类型已按注册顺序指定；
存储编号，用于指定存储装置，该存储装置用于存储3D数据以指定要注册的3D对象的形状；
大地位置数据，用于指定要注册的3D对象的当前位置；
方向数据，用于指示要注册的3D对象的朝向；和
要注册3D对象的更新日期和时间数据；
其中3D对象管理数据是以大地位置数据作为搜索关键字记录在预定的区块链中，形成区块链的多个计算机中的每个计算机作为一个节点，
如果将大地位置作为搜索关键字输入到区块链中，则从区块链中获取与输入的大地位置对应的3D对象管理数据，并且根据获取的3D对象管理数据指定存储3D数据的存储装置，该3D数据指定3D对象的3D形状，从而使用3D对象管理数据，通过使用从指定存储装置获取的3D数据生成位于输入的大地位置的3D对象的3D图像，并在显示设备上显示该3D图像。
2.根据权利要求1所述的3D对象管理数据的数据结构，其特征在于，所述3D对象管理数据由多个计算机中的任意一个生成，并且指定3D对象的3D形状的3D数据与3D对象管理数据相关联，除了其大地位置数据之外的至少一部分被哈希，以存储在与区块链分开的分布式方式管理的存储装置。
3.根据权利要求1所述的3D对象管理数据的数据结构，其特征在于，由现实世界中的物理实体数字化的3D对象包括移动体和固定对象。
4.一种具有计算机程序的计算机，所述计算机程序用于使计算机使用具有根据前述权利要求1至3任一项所述的数据结构的3D对象管理数据来生成3D图像，
其中该程序使计算机执行的功能包括：
基于输入的大地位置，对记录有具有该数据结构的3D对象管理数据的区块链进行搜索；
从区块链获取3D对象管理数据，该数据用于描述距离输入的大地位置一定预定固定范围内的3D对象；
基于获取的3D对象管理数据，指定存储装置，在该存储装置中存储用于指定与3D对象管理数据相关联的3D对象的3D形状的3D数据；
从指定的存储装置获取用于指定3D对象的3D形状的3D数据；和
根据从存储装置获取的用于指定3D对象的3D形状的3D数据和从区块链获取的3D对象管理数据，生成距离输入的大地位置一定范围内的3D对象的3D图像。
5.一种非暂时性计算机可读存储介质，存储用于使计算机使用具有根据权利要求1至3中任一项所述的数据结构的3D对象管理数据来生成3D图像的计算机程序，
其中该程序使计算机执行的功能包括：
基于输入的大地位置，搜索记录有具有该数据结构的3D对象管理数据的区块链；
从区块链获取3D对象管理数据，该数据针对的是位于从输入的大地位置开始的一定预定固定范围内的3D对象；
基于获取的3D对象管理数据，指定存储装置，在该存储装置中存储用于指定与3D对象管理数据相关联的3D对象的3D形状的3D数据；
从指定的存储装置获取用于指定3D对象的3D形状的3D数据；和
根据从存储装置获取的用于指定3D对象的3D形状的3D数据和从区块链获取的3D对象管理数据，生成位于距离输入的大地位置一定范围内的3D对象的3D图像。
6.一种使用多个计算机分布式管理3D对象的方法，该方法包括：
由多个计算机中的任意一个准备3D数据以指定从现实世界中的物理实体数字化的3D对象的3D形状，或者在计算机上创建的3D对象的3D形状；
生成与准备的3D数据相关联的3D对象管理数据；
通过将预定哈希函数应用于3D对象管理数据的一部分来计算哈希值；
将计算出的哈希值添加到3D对象管理数据中，以将所述3D对象管理数据记录在由多个计算机形成的区块链中；和
将未应用哈希函数的3D对象管理数据的另一部分和计算出的哈希值与3D数据相关联，以将所述3D数据存储在与区块链分开地以分布式方式管理的预定存储装置中；
其中3D对象管理数据包括，
注册者识别码，用于识别要在区块链中注册的3D对象的注册者，
对象类型编号，用于指定要注册的3D对象的类型，
对象序列号，用于分配给3D对象，该3D对象的类型已按注册顺序指定；
存储编号，用于指定存储装置，该存储装置存储用于存储3D数据以指定要注册的3D对象的3D形状，
大地位置数据，用于指定要注册的3D对象的当前位置，
方向数据，用于指示要注册的3D对象的朝向，以及
要注册的3D对象的更新日期和时间数据，
其中区块链是预定类型的区块链，其中的多个计算机中的每一个作为节点，并且区块链的实现由提供给所述多个计算机中的每一个的数据处理应用程序执行，和
其中，3D对象管理数据以大地位置数据为检索关键字记录在区块链中，3D对象管理数据中未应用哈希函数的另一部分包括大地位置数据。
7.一种3D对象分布式管理***，以分布式方式管理从现实世界中的物理实体数字化的3D对象和在计算机上创建的3D对象，使得前者和后者与现实世界同步，
3D对象分布式管理***包括：
组成区块链平台的多个计算机，在平台上用于记录3D对象管理数据；和
与区块链平台分开地以分布式方式管理的存储装置，该存储装置存储用于指定从现实世界中的物理实体数字化的3D对象的3D形状以及在计算机上创建的3D对象的3D形状的3D数据，
组成区块链平台的多个计算机中的每个计算机包括：
用于生成与用于指定从现实世界的物理实体数字化的3D对象或在计算机上创建的3D对象的3D形状的3D数据相关联的3D对象管理数据的装置；和
用于通过将预定哈希函数应用于所生成的3D对象管理数据的一部分来计算哈希值的装置，
其中，组成区块链平台的多个计算机中的每一个将计算出的哈希值添加到3D对象管理数据中，以将所述数据记录在区块链平台的区块链中，并将3D对象管理数据中未应用哈希函数的另一部分与该3D对象管理数据的另一部分及计算出的哈希值与3D数据关联以将所述3D数据存储在存储装置中，
3D对象管理数据包括：
注册者识别码，用于识别要记录在区块链中的3D对象的注册者，
对象类型编号，用于指定要注册的3D对象的类型，
对象序列号，用于分配给3D对象，该3D对象的类型已按注册顺序指定，
存储编号，用于指定存储装置，该存储装置存储用于存储3D数据以指定要注册的3D对象的3D形状，
大地位置数据，用于指定要注册的3D对象的当前位置，
方向数据，用于指示要注册的3D对象的朝向，以及
要注册的3D对象的更新日期和时间数据，
其中，区块链平台是预定类型的区块链平台，该平台中的多个计算机中的每一个作为节点，并且区块链平台的实现是由为多个计算机中的每一个提供的数据处理应用程序来执行的，和
其中，3D对象管理数据以大地位置数据为检索关键字记录在区块链平台的区块链中，3D对象管理数据中未应用哈希函数的另一部分包括大地位置测量数据。
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