本發明涉及組件化的三維模型設計領域，具體是涉及一種基于組件化的三維模型設計方法及系統。

背景技術：

1、組件化的三維模型設計是通過將復雜的三維模型分解為多個相對簡單的組件，這些組件可以獨立設計、修改和測試，從而簡化整體設計流程，并可以根據項目需求，快速組合和調整不同的組件，實現多樣化的設計方案，通過復用已有的組件，有效提高三維模型的設計效率，從而通過選擇模板、簡單拖拽組件并進行參數配置，就能快速構建三維場景大屏，完成三維場景的快速發布，極大地提高三維模型的設計效率、增強設計靈活性、促進團隊協作、降低維護成本、支持標準化和規范化、提升仿真和可視化效果以及促進技術創新和升級等方面都具有重要意義。

2、現有的組件化的三維模型設計技術由于數據庫、模型庫、材料編碼體系等建設還不完善，不同組件的幾何形狀、拓撲結構和尺寸可能不完全匹配，組件之間的融合區域組件和顏色融合可能顯得不自然，容易出現三維場景與組件在融合時不兼容，出現縫隙、重疊或顏色斷層的問題，導致三維模型設計質量不佳，三維場景與組件之間的契合度低，不利于三維模型的最終渲染效果。

技術實現思路

1、為解決上述技術問題，提供一種基于組件化的三維模型設計方法及系統，本技術方案解決了上述背景技術中提出的數據庫、模型庫、材料編碼體系等建設還不完善，不同組件的幾何形狀、拓撲結構和尺寸可能不完全匹配，組件之間的融合區域組件和顏色融合可能顯得不自然，容易出現三維場景與組件在融合時不兼容，出現縫隙、重疊或顏色斷層的問題，導致三維模型設計質量不佳，三維場景與組件之間的契合度低，不利于三維模型的最終渲染效果問題。

2、為達到以上目的，本發明采用的技術方案為：

3、一種基于組件化的三維模型設計方法，包括：

4、基于大數據，獲取三維場景的組件化組件，制定多種行業模板，基于三維設計軟件，搭建三維模型設計平臺；

5、建立空間直角坐標系，對三維場景進行細致化網格分割，將三維場景分割為若干個立方體；

6、根據每個立方體所含場景元素的有效曲面，建立有效曲面優化模型，對每個立方體所含場景元素的有效曲面進行平滑處理；

7、根據有效曲面優化模型的平滑結果，基于拉普拉斯金字塔算法，對三維場景組件化多角度融合進行進一步優化；

8、根據三維場景和組件融合的顏色變化，建立顏色融合優化模型，對三維場景和各組件拼接口的顏色進行平滑優化處理；

9、根據三維場景與組件之間的曲面優化結果和顏色優化結果，基于神經網絡算法，建立三維場景組件融合優化模型，獲取高質量、高契合度組件化融合的三維場景模型。

10、優選的，所述基于大數據，獲取三維場景的組件化組件，制定多種行業模板，基于三維設計軟件，搭建三維模型設計平臺具體包括：

11、基于大數據，獲取三維場景的組件化組件，制定多種行業模板，其中，行業模板作為三維場景的基礎模板；

12、基于三維設計軟件，搭建三維模型設計平臺，通過平臺對三維場景和組件化組件進行融合和場景設計。

13、優選的，所述建立空間直角坐標系，對三維場景進行細致化網格分割，將三維場景分割為若干個立方體具體包括：

14、基于三維模型設計平臺，根據三維場景模板和組件，建立空間直角坐標系，并設置三維場景的網格分割間隔；

15、將三維場景的網格化分割間隔距離，作為空間直角坐標系中每個坐標軸相鄰兩個點的坐標距離；

16、根據空間直角坐標系，獲取三維場景分割后的若干個立方體空間坐標信息。

17、優選的，所述根據每個立方體所含場景元素的有效曲面，建立有效曲面優化模型，對每個立方體所含場景元素的有效曲面進行平滑處理具體包括：

18、根據每個立方體空間坐標信息，獲取每個立方體不同平面場景元素的分布圖，并建立立方體不同平面場景元素的分布圖集；

19、對立方體不同平面場景元素的分布圖集中的圖片進行灰度化處理，獲取灰度化后的立方體不同平面場景元素的分布圖集；

20、通過濾波算法，對灰度化后的立方體不同平面場景元素的分布圖集進行濾波降噪處理，優化圖片質量；

21、設置不含場景元素的像素點灰度值為無效點位值，根據無效點位值的分布情況，獲取立方體每個面含有場景元素的分割曲線；

22、根據立方體含有場景元素不同面的分割曲線頂點數量，獲取立方體每個面的面點空間坐標值；

23、根據立方體每個面的面點空間坐標值，獲取立方體每個面的邊點空間坐標值；

24、根據立方體每個面的面點空間坐標值和邊點空間坐標值，獲取立方體每個面更新后的頂點空間坐標值；

25、根據立方體每個面的面點空間坐標值、邊點空間坐標值和更新后的頂點空間坐標值，獲取新的被分割曲線分割后的立方體，并將含有場景元素的分割立方體作為場景連接的基點；

26、基于獲取新的被分割曲線分割后的立方體的步驟和方式，建立有效曲面優化模型，通過獲取新的被分割曲線分割后的立方體的步驟的更新和迭代，對每個立方體所含場景元素的有效曲面進行平滑，獲取最優的場景連接的基點；

27、所述獲取立方體每個面的面點空間坐標值表達式為：

28、

29、式中，為立方體每個面的面點空間坐標值，為立方體含有場景元素不同面的分割曲線頂點數量，為立方體單個面第個頂點空間坐標值；

30、所述獲取立方體每個面的邊點空間坐標值表達式為：

31、

32、式中，為立方體每個面的邊點空間坐標值，、分別為第個邊線的兩個端點空間坐標值，、分別為具有同一第個邊線兩個面的邊點空間坐標值；

33、所述獲取立方體每個面更新后的頂點空間坐標值表達式為：

34、

35、式中，為立方體第個原始頂點更新后的頂點空間坐標值，為與第個原始頂點相鄰的面點空間坐標值，為與第個原始頂點相連第個邊線的邊點空間坐標值，為立方體含有場景元素不同面的分割曲線頂點數量，為立方體含有場景元素不同面的分割曲線頂點連接邊線數量。

36、優選的，所述根據有效曲面優化模型的平滑結果，基于拉普拉斯金字塔算法，對三維場景組件化多角度融合進行進一步優化具體包括：

37、根據有效曲面優化模型的平滑結果，獲取每個立方體最優的場景連接的基點，并建立三維場景模板和組件的場景連接基點集；

38、根據三維場景模板和組件連接處的空間坐標系，通過平臺設置三維場景模板和組件的權重參數，確定三維場景模板和組件的自適應連接；

39、所述三維場景模板和組件的自適應連接方式具體包括：

40、根據平臺設置三維場景模板和組件的權重參數，確定三維場景模板和組件融合時的剔除部分，其中，

41、若設置三維場景模板的權重參數大于組件的權重參數時，則表示在進行三維場景模板和組件融合時，通過調整組件連接處的空間坐標，剔除空間坐標重合的組件部分；

42、若設置三維場景模板的權重參數小于組件的權重參數時，則表示在進行三維場景模板和組件融合時，通過調整三維場景模板連接處的空間坐標，剔除空間坐標重合的三維場景模板部分；

43、獲取三維場景模板和組件融合后的多角度圖片，建立三維場景模板和組件融合后的多角度圖集；

44、根據三維場景模板和組件融合后的多角度圖集，基于拉普拉斯金字塔算法，對三維場景組件化多角度融合進行進一步優化。

45、優選的，所述根據三維場景和組件融合的顏色變化，建立顏色融合優化模型，對三維場景和各組件拼接口的顏色進行平滑優化處理具體包括：

46、獲取三維場景組件化多角度融合優化后的多角度圖片，建立三維場景組件化多角度融合優化圖集；

47、根據三維場景組件化多角度融合優化圖集，獲取三維場景組件化多角度融合區域的源顏色值，建立三維場景組件化多角度融合區域的源顏色值輸入矩陣；

48、基于大數據，獲取三維場景組件化多角度融合區域的目標顏色值，建立三維場景組件化多角度融合區域目標顏色值的標準輸入矩陣；

49、根據源顏色值輸入矩陣和目標顏色值的標準輸入矩陣，獲取融合顏色值與源顏色值和目標顏色值的偏差值；

50、根據源顏色值輸入矩陣和目標顏色值的標準輸入矩陣，獲取融合顏色值與源顏色值和目標顏色值的平滑值；

51、根據融合顏色值與源顏色值和目標顏色值的偏差值和平滑值，建立融合顏色值與源顏色值和目標顏色值的損失函數；

52、基于梯度下降算法，確定三維場景組件化多角度融合區域融合后顏色值的更新函數；

53、基于上述步驟，建立顏色融合優化模型，對三維場景和各組件拼接口的顏色進行平滑優化處理；

54、所述獲取融合顏色值與源顏色值和目標顏色值的偏差值表達式為：

55、

56、式中，為融合顏色值與源顏色值和目標顏色值的偏差值，為融合區域的顏色值集合，為在像素點處的融合顏色值，為在像素點處的源顏色值，為在像素點處的目標顏色值；

57、所述獲取融合顏色值與源顏色值和目標顏色值的平滑值表達式為：

58、

59、式中，為融合顏色值與源顏色值和目標顏色值的平滑值，為像素點鄰域，為在像素點處的融合顏色值；

60、所述融合顏色值與源顏色值和目標顏色值的損失函數表達式為：

61、

62、式中，為融合顏色值與源顏色值和目標顏色值的損失值，為平滑權重平衡值；

63、所述梯度下降算法表達式為：

64、

65、式中，為在像素點處融合顏色值的更新值，為學習率。

66、優選的，所述根據三維場景與組件之間的曲面優化結果和顏色優化結果，基于神經網絡算法，建立三維場景組件融合優化模型，獲取高質量、高契合度組件化融合的三維場景模型具體包括：

67、基于大數據，獲取三維場景組件化多角度融合的期望數據作為目標數據，并建立神經網絡的輸出目標矩陣；

68、根據三維場景與組件之間的曲面優化結果和顏色優化結果，將優化結果作為神經網絡的輸入矩陣；

69、對神經網絡的輸入矩陣和輸出目標矩陣數據進行歸一化處理，消除數據的量綱影響；

70、基于神經網絡算法，建立三維場景組件融合優化模型，對三維場景模型進行綜合調整，獲取高質量、高契合度組件化融合的三維場景模型。

71、進一步的，本方案提出一種基于組件化的三維模型設計系統，用于實現如上述的基于組件化的三維模型設計方法，包括：

72、平臺搭建模塊，所述平臺搭建模塊用于基于大數據，獲取三維場景的組件化組件，制定多種行業模板，基于三維設計軟件，搭建三維模型設計平臺；

73、曲面融合優化模塊，所述曲面融合優化模塊用于建立空間直角坐標系，對三維場景進行細致化網格分割，將三維場景分割為若干個立方體；根據每個立方體所含場景元素的有效曲面，建立有效曲面優化模型，對每個立方體所含場景元素的有效曲面進行平滑處理；根據有效曲面優化模型的平滑結果，基于拉普拉斯金字塔算法，對三維場景組件化多角度融合進行進一步優化；

74、顏色融合優化模塊，所述顏色融合優化模塊用于根據三維場景和組件融合的顏色變化，建立顏色融合優化模型，對三維場景和各組件拼接口的顏色進行平滑優化處理；

75、綜合優化模塊，所述綜合優化模塊用于根據三維場景與組件之間的曲面優化結果和顏色優化結果，基于神經網絡算法，建立三維場景組件融合優化模型，獲取高質量、高契合度組件化融合的三維場景模型。

76、優選的，所述曲面融合優化模塊包括：

77、場景分割單元，所述場景分割單元用于建立空間直角坐標系，對三維場景進行細致化網格分割，將三維場景分割為若干個立方體；

78、曲面優化單元，所述曲面優化單元用于根據每個立方體所含場景元素的有效曲面，建立有效曲面優化模型，對每個立方體所含場景元素的有效曲面進行平滑處理；

79、曲面融合優化單元，所述曲面融合優化單元用于根據有效曲面優化模型的平滑結果，基于拉普拉斯金字塔算法，對三維場景組件化多角度融合進行進一步優化。

80、與現有技術相比，本發明的有益效果在于：

81、通過建立空間直角坐標系，設置三維場景的網格分割間隔，并將三維場景的網格化分割間隔距離作為空間直角坐標系中每個坐標軸相鄰兩個點的坐標距離，獲取三維場景分割后的若干個立方體空間坐標信息，其次，根據每個立方體空間坐標信息，通過獲取每個立方體所含場景元素的有效曲面的面點空間坐標值、邊點空間坐標值和更新后的頂點空間坐標值，獲取新的被分割曲線分割后的立方體，建立有效曲面優化模型，通過獲取新的被分割曲線分割后的立方體的步驟的更新和迭代，對每個立方體所含場景元素的有效曲面進行平滑，通過將含有場景元素的分割立方體作為場景連接的基點，從而獲取最優的場景連接的基點，并根據有效曲面優化模型的平滑結果，基于拉普拉斯金字塔算法，對三維場景組件化多角度融合進行進一步優化，再者，根據三維場景和組件融合的顏色變化，通過分析融合顏色值與源顏色值和目標顏色值的損失函數關系，基于梯度下降算法，建立顏色融合優化模型，對三維場景和各組件拼接口的顏色進行平滑優化處理，最后，根據三維場景與組件之間的曲面優化結果和顏色優化結果，基于神經網絡算法，建立三維場景組件融合優化模型，對三維場景模型進行綜合調整，獲取高質量、高契合度組件化融合的三維場景模型，從而有效提高三維場景與組件融合的質量和契合度，降低三維場景與組件在融合時不兼容，出現縫隙、重疊或顏色斷層的問題。