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CN115375812A - Cad数据渲染方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

Cad数据渲染方法、装置、电子设备及存储介质 Download PDF

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CN115375812A
CN115375812A CN202210820501.9A CN202210820501A CN115375812A CN 115375812 A CN115375812 A CN 115375812A CN 202210820501 A CN202210820501 A CN 202210820501A CN 115375812 A CN115375812 A CN 115375812A
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geometric
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田银伟
白富权
彭功超
王东辉
马颖涛
胡飞玲
华梦圆
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Abstract

本发明提供一种CAD数据渲染方法、装置、电子设备及存储介质，对于待处理的CAD数据，可以将其解析为标准GeoJSON格式数据，该标准GeoJSON格式数据中包含CAD数据中几何对象的关键信息；进而可以根据该标准GeoJSON格式数据计算几何对象的地理范围，并对几何对象及其关键信息进行归类；进一步根据归类结果绘制几何对象，并将几何对象的绘制结果按照其地理范围置于三维数字空间中进行展示。基于本发明，能够在三维数字空间中直接加载、渲染CAD数据，实现城市设计成果在三维数字空间中的可视化效果。

Description

CAD数据渲染方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本发明涉及软件技术领域，更具体地说，涉及一种CAD数据渲染方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
现有的将CAD(Computer Aided Design，计算机辅助设计)数据在Web(World WideWeb，全球广域网，也称为万维网)系统中进行可视化渲染的，一般有以下几种：
1)在二维数字空间中进行渲染：通过解析CAD数据的dxf数据进行解析、转换、渲染，但仅限于在二维数字空间中进行可视化，而其可视效果无法还原其在CAD中原来的色彩信息。并且对于大数据量的CAD数据则无法达到快速渲染的要求。
2)在三维数字空间中进行渲染：通过解析CAD数据的dxf数据进行解析、转换、渲染，使用Three.js或底层的WebGL(Web Graphics Library)进行可视化，但其在三维数字空间中的位置是否与真实三维世界的位置一致，这无法确认，且其可视效果无法还原其在CAD中原来的色彩信息。并且对于大数据量的CAD数据则无法达到快速渲染的要求。
另外，使用CesiumJS技术对CAD数据进行可视化高效渲染的尚不成熟。
因此，为现有技术中存在以下几个问题：
1)只能解析CAD数据的dxf数据；2)可视化后的数据无法还原原始CAD数据中的色彩信息；3)可视化后的数据无法直接确认其在真实三维数字空间中的位置信息。4)大数据量的CAD数据无法在三维数字空间中快速渲染。
发明内容
有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种CAD数据渲染方法、装置、电子设备及存储介质，技术方案如下：
一种CAD数据渲染方法，所述方法包括：
将待处理的CAD数据解析为标准GeoJSON格式数据，所述标准GeoJSON格式数据中包含所述CAD数据中几何对象的关键信息；
根据所述标准GeoJSON格式数据计算所述几何对象的地理范围，并对所述几何对象及其关键信息进行归类；
根据归类结果绘制所述几何对象，并将所述几何对象的绘制结果按照所述地理范围置于三维数字空间中进行展示。
优选的，所述CAD数据的类型包括：dxf数据或者dwg数据。
优选的，所述将待处理的CAD数据解析为标准GeoJSON格式数据，包括：
识别待处理的CAD数据所在的投影坐标系；
将所述CAD数据进行由投影坐标系至地理坐标系的转换，并从转换后的CAD数据中提取所述几何对象的坐标信息、颜色信息和属性信息；
将所述几何对象的坐标信息、颜色信息和属性信息转换为标准GeoJSON格式数据。
优选的，所述对所述几何对象及其关键信息进行归类，包括：
按照点、线、面的数据类型对所述几何对象进行归类；对所述几何对象的坐标信息、颜色信息和属性信息进行归类。
优选的，所述根据归类结果绘制所述几何对象，包括：
基于Canvas技术对所述几何对象的坐标信息和属性信息进行绘制，以及对所述几何对象的颜色信息进行渲染。
优选的，所述将所述几何对象的绘制结果按照所述地理范围置于三维数字空间中进行展示，包括：
基于CesiumJS技术将所述几何对象的绘制结果按照所述地理范围置于三维数字空间中进行展示。
一种CAD数据渲染装置，所述装置包括：
解析模块，用于将待处理的CAD数据解析为标准GeoJSON格式数据，所述标准GeoJSON格式数据中包含所述CAD数据中几何对象的关键信息；根据所述标准GeoJSON格式数据计算所述几何对象的地理范围，并对所述几何对象及其关键信息进行归类；
绘制展示模块，用于根据归类结果绘制所述几何对象，并将所述几何对象的绘制结果按照所述地理范围置于三维数字空间中进行展示。
优选的，用于将待处理的CAD数据解析为标准GeoJSON格式数据的所述解析模块，具体用于：
识别待处理的CAD数据所在的投影坐标系；将所述CAD数据进行由投影坐标系至地理坐标系的转换，并从转换后的CAD数据中提取所述几何对象的坐标信息、颜色信息和属性信息；将所述几何对象的坐标信息、颜色信息和属性信息转换为标准GeoJSON格式数据。
一种电子设备，所述电子设备包括：至少一个存储器和至少一个处理器；所述存储器存储有应用程序，所述处理器调用所述存储器存储的应用程序，所述应用程序用于实现所述的CAD数据渲染方法。
一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序代码，所述计算机程序代码执行时实现所述的CAD数据渲染方法。
相较于现有技术，本发明实现的有益效果为：
本发明提供一种CAD数据渲染方法、装置、电子设备及存储介质，对于待处理的CAD数据，可以将其解析为标准GeoJSON格式数据，该标准GeoJSON格式数据中包含CAD数据中几何对象的关键信息；进而可以根据该标准GeoJSON格式数据计算几何对象的地理范围，并对几何对象及其关键信息进行归类；进一步根据归类结果绘制几何对象，并将几何对象的绘制结果按照其地理范围置于三维数字空间中进行展示。基于本发明，能够在三维数字空间中直接加载、渲染CAD数据，实现城市设计成果在三维数字空间中的可视化效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供CAD数据渲染方法的方法流程图；
图2为本发明实施例提供的CAD数据渲染方法的实现流程图；
图3为本发明实施例提供CAD数据渲染方法的部分方法流程图；
图4为本发明实施例提供CAD数据渲染装置的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的电子设备的硬件结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
发明人发现，现有技术中出现上述问题的主要原因在于：
1)CAD数据中的dxf数据是一种开源的数据格式，易于解析；而dwg数据是一种闭源的数据，要求较高的技术能力，才可以进行解析。因此，现有技术多是对dxf数据的解析。
2)dxf数据、dwg数据的解析，除了坐标信息外，还要求解析出点、线、面要素的颜色信息，这也对技术提出了较高要求。因此，现有技术对于CAD数据的颜色解析较有难度。
3)解析后的数据未与三维真实世界相结合，导致无法在三维数字空间中直接看到解析后的数据是否处于真实位置。这主要原因在于采用的三维数字空间的技术引擎的限制，如使用Three.js或底层WebGL技术，未能加载真实的三维世界影像底图等用于辅助判断位置的地图信息。
因此，为满足用户在三维数字空间系统中直接上传CAD数据并进行可视化渲染的需求，发明人发现该需求对于技术的要求有以下几点：
1)CAD数据的坐标系识别；2)CAD数据坐标转换；3)CAD数据输出为GeoJSON通用数据格式；4)在三维数字空间中将GeoJSON数据进行可视化渲染。其中，
GeoJSON是一种对各种地理数据结构进行编码的格式，基于Javascript对象表示法(JavaScript Object Notation,简称JSON)的地理空间信息数据交换格式。GeoJSON对象可以表示几何、特征或者特征集合。GeoJSON支持下面几何类型：点、线、面、多点、多线、多面和几何集合。GeoJSON里的特征包含一个几何对象和其他属性，特征集合表示一系列特征。
对此，本发明设计一种基于CesiumJS的实现方案，实现CAD数据的色彩还原、位置准确，支持dxf数据和dwg数据两种CAD数据类型的解析、转换、高效渲染的效果。
需要说明的是，WebGL(Web Graphics Library)：是一种3D绘图协议，这种绘图技术标准免去了开发网页专用渲染插件的麻烦，可被用于创建具有复杂3D结构的网站页面，甚至可以用来设计3D网页游戏等等。
Three.js:是通过对WebGL接口的封装与简化而形成的一个易用的图形库。
CesiumJS:是通过对WebGL接口的封装与简化的一个易用的地理引擎库，用于创建具有最佳性能、精度、视觉质量和易用性的世界级3D地球仪和地图。从航空航天到智能城市再到无人机，各行各业的开发人员都使用CesiumJS创建交互式Web应用程序来共享动态地理空间数据。CesiumJS建立在开放格式之上，旨在为海量数据集提供强大的互操作性和扩展性。
参见图1，图1为本发明实施例提供CAD数据渲染方法的方法流程图，该CAD数据渲染方法包括如下步骤：
S10，将待处理的CAD数据解析为标准GeoJSON格式数据，标准GeoJSON格式数据中包含CAD数据中几何对象的关键信息。
参见图2，图2为本发明实施例提供的CAD数据渲染方法的实现流程图。用户选择CAD数据进行上传，可选择不同坐标系的dxf数据或者dwg数据，因此本发明实施例中用户所上传的CAD数据即为待处理的CAD数据。
进一步，使用SuperMap iObjects Java 10i(2021)组件库技术将待处理的CAD数据解析为包含诸如坐标信息、颜色信息等关键信息的标准GeoJSON格式数据。以下对SuperMap iObjects Java 10i(2021)进行说明：
SuperMap iDesktop Java是业界首款跨平台全功能桌面GIS软件，支持主流Linux操作系统，突破了专业桌面GIS软件只能运行于Windows环境的困境。提供空间数据生产及加工、空间大数据管理分析、可视化建模、服务发布等功能，可用于数据生产、加工、处理、分析以及制图。
具体实现过程中，步骤S10中“将待处理的CAD数据解析为标准GeoJSON格式数据”可以采用如下步骤，方法流程图如图3所示：
S101，识别待处理的CAD数据所在的投影坐标系。
继续参见图2，图2中后台服务获得用户所上传的CAD数据后，将该CAD数据作为待处理的CAD数据使用SuperMap iObjects Java 10i组件库的技术，首先识别该CAD数据的坐标系，将其作为投影坐标系，用于进行投影坐标系至地理坐标系的准确转换(使用不正确的投影坐标系转换为地理坐标时，位置将会产生偏差)。
S102，将CAD数据进行由投影坐标系至地理坐标系的转换，并从转换后的CAD数据中提取几何对象的坐标信息、颜色信息和属性信息。
本发明实施例中，继续参见图2，后台服务将CAD数据进行由投影坐标系至地理坐标系的转换，并对转换后的CAD数据提取其中几何对象的坐标信息、颜色信息和属性信息，最后将提取到的这些关键信息转换为标准GeoJSON数据格式，返回给三维数字空间系统，即图2中的前端。
S103，将几何对象的坐标信息、颜色信息和属性信息转换为标准GeoJSON格式数据。
对此，本发明实施例支持解析CAD数据的dxf数据、dwg数据两种格式；支持解析不同坐标系的CAD数据，实现不同坐标系的正确坐标转换、解析，保证空间信息的正确性；支持解析CAD数据的坐标信息、颜色信息、属性信息，保证坐标、色彩、属性信息的正确性；支持解析为标准GeoJSON数据格式，为后续实现提供可解析的标准数据格式。
S20，根据标准GeoJSON格式数据计算几何对象的地理范围，并对几何对象及其关键信息进行归类。
本发明实施例中，继续参见图2，三维数字空间系统获得标准GeoJSON格式数据后，首先计算此GeoJSON格式数据的地理范围，以确保后面三维展示时可以在正确的位置进行展示，进而对标准GeoJSON格式数据进行几何对象及其关键信息的归类，具体的，可以按照点、线、面的数据类型对几何对象进行归类，并且，对几何对象的坐标信息、颜色信息、属性信息进行归类，方便进行颜色、坐标的匹配及正确绘制。
对此，本发明实施例使用JavaScript开发技术计算、获取解析后的标准GeoJSON格式数据中的坐标、颜色、属性信息等关键信息。一方面，计算CAD数据的地理边界，即空间范围，即CAD数据的真实地理位置的范围，可以保证在可视化阶段将绘制结果放置在三维空间中的真实位置上；另一方面，计算、归类各点、线、面要素的空间信息及对应的坐标信息，可以保证在渲染阶段能够正确的绘制以及颜色的匹配。
S30，根据归类结果绘制几何对象，并将几何对象的绘制结果按照地理范围置于三维数字空间中进行展示。
本发明实施例中，继续参见图2，通过归类后的数据，即归类结果可以进行坐标信息、属性信息的绘制、以及颜色信息的渲染，从而绘制出坐标信息和属性信息正确、颜色信息匹配的完整的CAD数据，以此作为几何对象的绘制结果。进而，几何对象的绘制结果按照其地理范围进行位置的正确放置，实现在三维数字空间中的正确位置上展示出完整绘制的CAD数据。
继续参见图2，实际应用中，为实现高效绘制，本发明实施例中使用Canvas高效渲染技术，即使用Canvas技术进行坐标信息和属性信息的绘制、以及颜色信息的渲染，以此提供一个画布用于绘制归类后的数据，为后续展示提供了可视化的东西，此外，高效渲染的Canvas技术能够满足大数量的绘制技术要求。
继续参见图2，实际应用中，为实现快速显示，本发明实施例中使用CesiumJS技术将几何对象的绘制结果按照计算出的地理范围置于三维数字空间中进行展示，以对几何对象的绘制结果进行位置的正确放置，从而实现在三维数字空间中的真实位置上展示出完整绘制的CAD的数据，以此实现可视化。本发明实施例将绘制结果在三维数字空间中进行展示，实现与地图信息等地理要素的融合展示，从而可以直接判断绘制结果的位置信息、颜色信息是否真实、准确，并且，CesiumJS技术提供了快速的展示手段，满足了大数据量的快速展示的技术要求。
本发明中结合了Canvas和CesiumJS两种技术，实现了高效绘制、快速显示的效果。
本发明实施例提供的CAD数据渲染方法，实现CAD数据在三维数字空间中高效渲染的实践，能够在三维数字空间中直接加载、渲染CAD数据，实现城市设计成果在三维数字空间中的可视化效果，满足用户在三维数字空间系统中直接上传CAD数据并进行可视化渲染的需求。可视化效果至少可以满足：CAD数据在三维数字空间中位置的准确性、CAD数据在三维数字空间中色彩的一致性(即三维数字空间中的颜色与其在CAD中的颜色一致)。
基于上述实施例提供的CAD数据渲染方法，本发明实施例则对应提供一种执行该CAD数据渲染方法的装置，该装置的结构示意图如图4所示，包括：
解析模块10，用于将待处理的CAD数据解析为标准GeoJSON格式数据，标准GeoJSON格式数据中包含CAD数据中几何对象的关键信息；根据标准GeoJSON格式数据计算几何对象的地理范围，并对几何对象及其关键信息进行归类；
绘制展示模块20，用于根据归类结果绘制几何对象，并将几何对象的绘制结果按照地理范围置于三维数字空间中进行展示。
可选的，CAD数据的类型包括：dxf数据或者dwg数据。
可选的，用于将待处理的CAD数据解析为标准GeoJSON格式数据的解析模块10，具体用于：
识别待处理的CAD数据所在的投影坐标系；将CAD数据进行由投影坐标系至地理坐标系的转换，并从转换后的CAD数据中提取几何对象的坐标信息、颜色信息和属性信息；将几何对象的坐标信息、颜色信息和属性信息转换为标准GeoJSON格式数据。
可选的，用于对几何对象及其关键信息进行归类的解析模块10，具体用于：
按照点、线、面的数据类型对几何对象进行归类；对几何对象的坐标信息、颜色信息和属性信息进行归类。
可选的，用于根据归类结果绘制几何对象的绘制展示模块20，具体用于：
基于Canvas技术对几何对象的坐标信息和属性信息进行绘制，以及对几何对象的颜色信息进行渲染。
可选的，用于将几何对象的绘制结果按照地理范围置于三维数字空间中进行展示的绘制展示模块20，具体用于：
基于CesiumJS技术将几何对象的绘制结果按照地理范围置于三维数字空间中进行展示。
需要说明的是，本发明实施例中各模块的细化功能可以参见上述CAD数据渲染方法实施例对应公开部分，在此不再赘述。
基于上述实施例提供的CAD数据渲染方法，本发明实施例还提供一种电子设备，电子设备包括：至少一个存储器和至少一个处理器；存储器存储有应用程序，处理器调用存储器存储的应用程序，应用程序用于实现的CAD数据渲染方法。
参见图5，图5为本发明实施例提供的电子设备的硬件结构框图，该电子设备的硬件结构可以包括：处理器11、通信接口12，存储器13和通信总线14；
在本申请实施例中，处理器11、通信接口12、存储器13、通信总线14的数量为至少一个，且处理器11、通信接口12、存储器13通过通信总线14完成相互间的通信。
处理器11可以是一个中央处理器CPU、GPU(Graphics Processing Unit，图形处理器)，或者是特定集成电路ASIC(Application Specific Integrated Circuit)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路等。
存储器13可以包括高速RAM存储器，也可以还包括非易失性存储器(non-volatilememory)等，例如至少一个磁盘存储器。
其中，存储器13存储应用程序及应用程序运行所产生的数据，处理器11则执行应用程序，以实现功能：
将待处理的CAD数据解析为标准GeoJSON格式数据，标准GeoJSON格式数据中包含CAD数据中几何对象的关键信息；根据标准GeoJSON格式数据计算几何对象的地理范围，并对几何对象及其关键信息进行归类；根据归类结果绘制几何对象，并将几何对象的绘制结果按照地理范围置于三维数字空间中进行展示。
需要说明的是，处理器执行应用程序所实现功能的细化和扩展，可以参见上文CAD数据渲染方法实施例的描述。
基于上述实施例提供的CAD数据渲染方法，本发明实施例还提供一种存储介质，存储介质存储有计算机程序代码，计算机程序代码执行时实现CAD数据渲染方法。
以上对本发明所提供的一种CAD数据渲染方法、装置、电子设备及存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种CAD数据渲染方法，其特征在于，所述方法包括：
将待处理的CAD数据解析为标准GeoJSON格式数据，所述标准GeoJSON格式数据中包含所述CAD数据中几何对象的关键信息；
根据所述标准GeoJSON格式数据计算所述几何对象的地理范围，并对所述几何对象及其关键信息进行归类；
根据归类结果绘制所述几何对象，并将所述几何对象的绘制结果按照所述地理范围置于三维数字空间中进行展示。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述CAD数据的类型包括：dxf数据或者dwg数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将待处理的CAD数据解析为标准GeoJSON格式数据，包括：
识别待处理的CAD数据所在的投影坐标系；
将所述CAD数据进行由投影坐标系至地理坐标系的转换，并从转换后的CAD数据中提取所述几何对象的坐标信息、颜色信息和属性信息；
将所述几何对象的坐标信息、颜色信息和属性信息转换为标准GeoJSON格式数据。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述几何对象及其关键信息进行归类，包括：
按照点、线、面的数据类型对所述几何对象进行归类；对所述几何对象的坐标信息、颜色信息和属性信息进行归类。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据归类结果绘制所述几何对象，包括：
基于Canvas技术对所述几何对象的坐标信息和属性信息进行绘制，以及对所述几何对象的颜色信息进行渲染。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将所述几何对象的绘制结果按照所述地理范围置于三维数字空间中进行展示，包括：
基于CesiumJS技术将所述几何对象的绘制结果按照所述地理范围置于三维数字空间中进行展示。
7.一种CAD数据渲染装置，其特征在于，所述装置包括：
解析模块，用于将待处理的CAD数据解析为标准GeoJSON格式数据，所述标准GeoJSON格式数据中包含所述CAD数据中几何对象的关键信息；根据所述标准GeoJSON格式数据计算所述几何对象的地理范围，并对所述几何对象及其关键信息进行归类；
绘制展示模块，用于根据归类结果绘制所述几何对象，并将所述几何对象的绘制结果按照所述地理范围置于三维数字空间中进行展示。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，用于将待处理的CAD数据解析为标准GeoJSON格式数据的所述解析模块，具体用于：
识别待处理的CAD数据所在的投影坐标系；将所述CAD数据进行由投影坐标系至地理坐标系的转换，并从转换后的CAD数据中提取所述几何对象的坐标信息、颜色信息和属性信息；将所述几何对象的坐标信息、颜色信息和属性信息转换为标准GeoJSON格式数据。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：至少一个存储器和至少一个处理器；所述存储器存储有应用程序，所述处理器调用所述存储器存储的应用程序，所述应用程序用于实现权利要求1-6任意一项所述的CAD数据渲染方法。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序代码，所述计算机程序代码执行时实现权利要求1-6任意一项所述的CAD数据渲染方法。
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