[發明專利]一種基于艦船特征提取的超大模型輕量化方法及電子設備

有效

• 申請號: 202110792876.4
• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113591208B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 黃一舟;宗丹;肖意;葉知秋;萬鵬
• 申請（專利權）人: 中國艦船研究設計中心
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平

本發明涉及船舶數字虛擬輔助設計技術領域，尤其涉及一種基于艦船特征提取的超大模型輕量化方法及電子設備。首先采用多文檔輕量化顯示技術定義適配艦船超大數據量的模型顯示數據結構；然后針對艦船模型中船體結構、管路、設備等模型特征，構建與各專業模型相適應的輕量化算法庫；最后采用多層次顯示方法定義不同精度等級的多套模型，得到模型的分層表達，實現不同精度模型的差異化顯示。本發明可適配艦船超大模型數據量特點，解決當前三維軟件平臺普遍存在的缺乏對大數據模型顯示支撐問題，能夠對艦船三維場景進行優化顯示，有效減輕硬件負荷，以實現艦船超大模型場景實時漫游。

技術領域

本發明涉及船舶數字虛擬輔助設計技術領域，尤其涉及一種基于艦船特征提取的超大模型輕量化方法及電子設備。

背景技術

數字樣船技術能夠使設計人員、工藝人員乃至安裝維護人員均可在實物樣機制造之前就能夠掌握產品的綜合性能和可能存在的問題，使數字樣機技術融入到產品全生命周期的整個過程中，能夠有效減少設計錯誤和修改頻次。

采用并行設計、虛擬設計和基于虛擬現實技術的計算機船舶輔助設計制造是未來數字化造船發展的方向，而對于船舶產品，全船三維數字樣船模型體量巨大，原始三角面片數量預計可達20-30億，遠超當前硬件及軟件承載水平。

現有的數字樣船輔助設計技術存在模型數據量大的問題，對顯卡、CPU等硬件要求較高，難以實現全船數據的實時漫游效果；當模型的數據量達到一定程度時，在計算機中操作模型虛擬維修過程將會出現較差的實時性，影響模型的虛擬維修過程仿真以及干涉檢查；在艦船產品設計過程中，不同專業往往需要進行協同設計，不同專業對大模型進行技術協調，當模型數據量很大時，將影響模型協調顯示，影響協同設計的順利進行。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種基于艦船特征提取的超大模型輕量化方法及電子設備，能夠高效的實現艦船模型輕量化顯示，提升硬件對大模型的顯示支持能力，適配艦船超大模型數據量特點，有效減少艦船虛擬仿真系統部署對硬件的要求。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種基于艦船特征提取的超大模型輕量化方法，所述方法具體包括：

A、多文檔輕量化數據結構定義，具體為采用多文檔結構的形式定義艦船產品設計模型，將產品設計模型的結構信息文件與模型文件分開存放，并建立關聯矩陣，將結構信息文件與模型文件進行關聯；

B、適配艦船多專業特征的模型輕量化算法庫構建，具體為依據艦船模型中船體薄板模型、加強筋模型、管路模型、附屬設備模型的不同特征，構建適配艦船多專業特征的模型輕量化算法庫，通過讀取模型的屬性信息，并在所述模型輕量化算法庫中選擇對應的輕量化算法進行模型輕量化處理，生成對應的輕量化模型；

C、基于多層次模型的輕量化顯示，具體為采用八叉樹算法對空間進行八叉樹劃分，并將劃分后的體素空間分配給具體的物體模型，依據所述模型輕量化算法庫，對應不同八叉樹葉節點層次進行輕量化處理，實現對應不同分辨率的模型構建，根據用戶視點位置，選擇不同分辨率模型進行顯示。

進一步的，所述結構信息文件記錄產品的結構樹信息和屬性信息，所述結構樹信息至少包括：模型名稱、結構樹下下級模型相對路徑、相對變換矩陣、幾何顯示屬性，所述屬性信息至少包括：產品的重量、面積、體積、重量單位、產品代號、階段標記。

進一步的，所述模型文件記錄經過輕量化處理后的模型數據信息，具體為該模型在自身物體坐標系下的顯示信息，包括用于快速顯示的三角網格數據和用于表示輪廓點和輪廓邊的特征點和特征邊信息。

進一步的，所述船體薄板模型、加強筋模型、管路模型屬于規則模型，所述規則模型通過提取模型的特征，并對規則模型進行參數化重新建模，實現模型的輕量化，具體步驟如下：

1)提取規則模型特征參數，生成新的參數曲線；