(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 202211052851.1 (22)申请日 2022.08.31 (71)申请人 中南大学 地址 410083 湖南省长 沙市岳麓区麓山 南 路932号 (72)发明人 蒲浩　温绍成　李伟　彭利辉　 彭先宝　樊晓孟　万昕洁　王光辉　 熊斌　钟晶　 (74)专利代理 机构 湖南盈奥知识产权代理事务 所(普通合伙) 43282 专利代理师 姚瑶 (51)Int.Cl. G06T 17/00(2006.01) G06T 19/20(2011.01) G06V 10/80(2022.01) (54)发明名称 一种三维道路场景中三维地物模型融合方 法及其系统 (57)摘要 本发明公开了一种三维道路场景中三维地 物模型融合方法及其系统， 该方法包括以多三角 面片模型形式构建道路场景中的每个地物要素 模型； 对基于多三角面片 模型的地物要素模型进 行融合形成当前的三维道路模型； 其中， 根据地 物要素模型的融合逻辑 以及位置关系确定融合 配对以及遮挡关系； 针对每一组存在融合配对关 系的地物要素模型， 均构建边缘点集、 边缘区域、 边缘边界的内外边界并进行融合操作； 其中， 移 除被遮挡模型中对应边缘边界的外边界包围区 域内的所有三角形， 再将遮挡模 型放入遮挡区域 内； 利用边缘点集、 边缘边界的内外边界重新生 成所述边缘区域内的三角网。 本发 明提供一种通 用融合方法， 是适用于任意一类地物要素的多三 角面片模型融合的技 术。 权利要求书3页 说明书10页 附图2页 CN 115409941 A 2022.11.29 CN 115409941 A 1.一种三维道路场景中的三维地物模型融合方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： S1： 以多三角面片模型 形式构建道路场景中的每 个地物要素模型； 其中， 所述多三角面片模型 是将任意 一种空间多边形均表示 为多个相邻三角形； S2： 对基于所述多三角面片模型的地物要素模型进行融合形成当前的三维道路模型； 其中， 地物要素模型之间的融合过程 为： S2‑1： 根据地物要素模型的融合逻辑以及位置关系确定融合配对以及遮挡关系； S2‑2： 针对每一组存在融合配对关系的两两地物要素模型， 均基于融合配对的两两地 物要素模型之间的遮挡关系， 构建边缘点集、 边缘区域、 边缘边界的内外边界， 其中， 边缘边 界的内边界为融合边界， 所述边缘边界的内边界包围区域为遮挡区域； 边缘边界的内、 外边 界之间的区域 为边缘区域； S2‑3： 针对每一组存在融合配对关系 的两两地物要素模型， 均基于边缘点集、 边缘区 域、 边缘边界的内外边界进行融合操作； 其中， 移除被遮挡模型中对应边缘边界的外边界包围区域内的所有三角形， 再将遮挡 模型放入遮挡区域内； 利用所述边缘点集、 边缘边界的内外边界重新生成所述边缘区域内 的三角网。 2.根据权利要求1所述的三维地物模型融合方法， 其特征在于： 步骤S2 ‑2中针对每一组 存在融合配对关系的两两地物要 素模型， 采用内外点法或求交法构建边缘点集、 边缘区域、 边缘边界的内外边界。 3.根据权利要求2所述的三维地物模型融合方法， 其特征在于： 采用内外点法构建边缘 点集、 边缘区域、 边 缘边界的内外边界的过程如下： a)将所述融合边界的各顶点加入到边缘点集中， 以及将所述融合边界的边加入到边缘 边界的内边界中； b)寻找所述融合边界的各顶点所在的三角形， 提取所述三角形中在融合边界外的顶点 并加入到边 缘点集中； 其中， 若所在的三角形中在融合边界外的顶点为3个， 则提取所述三角形中与融合边界 不相交的边并加入到边缘边界的外边界中； 若为2个， 则将这2个顶点连接的边加入到边缘 边界的外边界中； c)针对被遮挡模型， 逐三角形判断各顶点是否在融合边界内， 若三角形中同时存在融 合边界内、 外的顶点， 将 融合边界之外的顶点加入到边缘点集中， 且若为2个顶点在融合边 界之外， 则将这2个顶点连接的边加入到边 缘边界的外边界中； 其中， 边缘点集确定的区域即为 边缘区域。 4.根据权利要求2所述的三维地物模型融合方法， 其特征在于： 采用求交法构建边缘点 集、 边缘区域、 边 缘边界的内外边界的过程如下： A)取出一个被遮挡 模型中的三角形， 判断所述三角形的各边是否与边缘边界的内边界 相交， 若没有相交， 则转到步骤E； 若三边均相交， 则转到步骤B； 若有两边相交， 则转到步骤 C； 若只有一 边相交， 则转到步骤D； B)将所述三角形中位于边缘边界的内边界之外的顶点加入到边缘点集中， 则转到步骤 E； C)将所述三角形中位于边缘边界的内边界之外的顶点加入到边缘点集中， 判断不相交权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115409941 A 2边的两个顶点是否在边缘边界的内边界之内， 若不在， 则将所述不相交边加入到边缘边界 的外边界中， 再转到步骤E； 若在， 转到步骤E； D)判断除相交边顶点外的第三个顶点是否在边缘边界的内边界之内： 若在， 转到步骤 E； 若不在， 则将所述三角形 的三个顶点加入到边缘点集中， 将不相交的两边加入到边缘边 界的外边界中， 转到步骤E； E)检测是否还有被遮挡模型的三角形 未被判断， 若 有， 转到步骤A。 5.根据权利要求1所述的三维地物模型融合方法， 其特征在于： 步骤S2 ‑3中利用所述边 缘点集、 边缘边界的内外边界重新 生成所述 边缘区域内的三角网的过程如下： 基于所述 边缘点集生成狄洛尼三角网Tall； 将边缘边界 的内外边界上的边L逐个加入到所述三角网Tall中， 若边L是所述三角网Tall 中已有的边， 则不做任何操作； 若边L不是所述三角网Tall中已有的边， 则找出所述三角网 Tall中与边L相交的所有三角形Tinter， 获取三角形Tinter的外边界， 以边L为界将三角形Tinter 区域划分为两个多边形区域， 再将所述两个多边形分别进行三角剖分， 形成新的三角形； 最后将所述 三角网Tall添加到所述 边缘区域中。 6.根据权利要求1所述的三维地物模型融合方法， 其特征在于： 步骤S2执行之前还包 括： 构建地物要素模型的多细节层次模型； 其中， 将所述多细节层次模型存储在硬盘中， 并在每个地物要素上设置基点、 设置包含 层次号与模型号关系的索引， 以及设置视点和基点之间的距离与模型层次之间的对应关 系； 再根据视口范围以及视点与基点的距离， 提取对应层次的地物要素模型， 以供后续融 合； 其中， 依据视口范围确定地物要素模型是否需融合； 若需要融合， 再依据视点与地物要 素模型上基点的距离确定对应层次的地物要素模型。 7.根据权利要求1所述的三维地物模型融合方法， 其特征在于： 步骤S1中构建的地物要 素模型对应数据存 储在硬盘中， 步骤S2对应的执 行程序存 储在内存中。 8.一种基于权利要求1 ‑7任一项所述三维地物模型融合方法的系统， 其特征在于： 包 括： 地物要素模型构建模块以及融合模块； 地物要素模型构建模块， 用于以多三角面片模型形式构建道路场景中的每个地物要素 模型； 融合模块， 用于对基于所述多三角面片模型 的地物要素模型进行融合形成当前 的三 维道路模型； 其中， 所述融合模块包括： 关系确定模块、 提取模块、 操作模块； 关系确定模块， 用于根据地物要素模型的融合逻辑以及位置关系确定融合配对以及遮 挡关系； 提取模块， 用于针对每一组存在融合配对关系的两两地物要素模型， 均基于融合配对 的两两地物要素模型之间的遮挡关系， 构建边缘点集、 边缘区域、 边缘边界的内外边界， 其 中， 融合边界为边缘边界的内边界， 所述边缘边界的内边界包围区域为遮挡区域； 边缘边界 的内、 外边界之间的区域 为边缘区域； 操作模块， 用于针对每一组存在融合配对关系的两两地物要素模型， 均基于边缘点集、权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115409941 A 3