利用三维模型快速生成集群无人机表演立体画面的方法

专利名称：利用三维模型快速生成集群无人机表演立体画面的方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202011306362.5

专利申请（专利权）人：一飞(海南)科技有限公司
权利人地址：海南省三亚市崖州区三亚崖州湾科技城标准厂房二期三楼C276区

专利发明（设计）人：崔强强

专利摘要：本发明属于集群无人机表演队形制作技术领域，公开了一种利用三维模型快速生成集群无人机表演立体画面的方法，利用三维模型快速生成集群无人机表演立体画面的方法包括：确定表演画面相关的3D模型文件；确定集群表演无人机的架数，最小安全距离，表演画面呈现的位置等参数；利用三维模型相关处理算法，获取三维模型文件所有的顶点和面的信息；根据得到的参数对三维模型的顶点和面进行删减处理和重构；计算出所有无人机的三维世界坐标。本发明可以使得一些零动画专业相关基础的人员也能快速的制作出集群无人机表演三维立体画面队形，缩短了整个无人机表演项目的制作周期；能够快速制作出符合实际架次要求和间距要求的集群无人机表演立体画面。

主权利要求：
1.一种利用三维模型快速生成集群无人机表演立体画面的方法，其特征在于，所述利用三维模型快速生成集群无人机表演立体画面的方法包括：利用三维模型相关处理算法，获取集群表演无人机的三维模型文件所有的顶点和面的信息；
根据得到的所述顶点和面的信息，对所述三维模型的顶点和面进行删减处理和重构；
根据删减处理和重构后的三维模型，计算出所有集群表演无人机的三维世界坐标；
所述利用三维模型相关处理算法，获取集群表演无人机的三维模型文件所有的顶点和面的信息前，需进行：确定表演画面相关的3D模型文件；所述表演画面相关的3D模型文件源于3D模型文件库；
确定集群表演无人机的架数，最小安全距离，表演画面呈现的位置参数；
对所述三维模型的顶点和面进行删减处理和重构，包括：利用三维模型删减处理和重构算法，完成多个顶点的删减和面的重构处理，使所有顶点之间的间距满足要求；
所述顶点信息包括顶点坐标，通过所述顶点坐标计算出无人机在实际世界中的三维坐标；
所述三维模型的两个顶点u、v和边uv，选中其中一个顶点u，使其朝着顶点v移动直到两个顶点重合，去掉所有以uv为边的三角形，把所有用到顶点u的地方用顶点v代替，最后移除顶点u；以此类推，完成更多顶点的删减和三角形的重构。
2.一种利用三维模型快速生成集群无人机表演立体画面的系统，其特征在于，所述利用三维模型快速生成集群无人机表演立体画面的系统包括：模型文件及参数获取模块，用于确定表演画面相关的3D模型文件；还用于确定集群表演无人机的架数，最小安全距离，表演画面呈现的位置参数；
顶点和面信息获取模块，用于利用三维模型相关处理算法，获取三维模型文件所有的顶点和面的信息；
三维模型处理模块，用于根据中得到的顶点和面的信息，对三维模型的顶点和面进行删减处理和重构；
三维世界坐标获取模块，用于根据确定的参数以及删减处理之后的三维模型，计算出所有无人机的三维世界坐标；
所述三维模型的两个顶点u、v和边uv，选中其中一个顶点u，使其朝着顶点v移动直到两个顶点重合，去掉所有以uv为边的三角形，把所有用到顶点u的地方用顶点v代替，最后移除顶点u；以此类推，完成更多顶点的删减和三角形的重构。
3.一种无人机，其特征在于，所述无人机搭载权利要求2所述利用三维模型快速生成集群无人机表演立体画面的系统，并实施权利要求1所述利用三维模型快速生成集群无人机表演立体画面的方法。
4.一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1所述利用三维模型快速生成集群无人机表演立体画面的方法。
5.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1所述利用三维模型快速生成集群无人机表演立体画面的方法。
6.一种信息数据处理终端，其特征在于，所述信息数据处理终端用于实现权利要求1所述利用三维模型快速生成集群无人机表演立体画面的方法。 说明书 : 利用三维模型快速生成集群无人机表演立体画面的方法技术领域[0001] 本发明属于集群无人机表演队形制作技术领域，尤其涉及一种利用三维模型快速生成集群无人机表演立体画面的方法。背景技术[0002] 目前，集群无人机的表演画面一般分为2D平面画面和3D立体画面两种，三维立体画面相比一般的平面画面有着更强的画面表现力，画面层次更加丰富，更加具有立体感。[0003] 在进行集群无人机灯光表演之前，需要相关人员先创作设计完成表演的画面，然后再根据表演画面内容和无人机的架数，逐个点确定每个参与表演无人机的实际呈现位置，最后得到所有集群无人机在悬停表演时的三维世界坐标。此过程一般由动画专业相关的技术人员花费数天的时间，才能完成一幅三维立体画面的设计创作。该工作对设计人员有着较高的技术要求，需要其熟练掌握一系列3D设计软件，而且此类设计软件没有专门针对制作无人机表演立体画面的功能，制作过程比较繁琐，效率相对较低。因此，设计一种快速生成集群无人机表演立体画面的方法是本领域亟待解决的问题。[0004] 通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：[0005] (1)现有无人机表演队形制作方法专业门槛高，非动画相关专业人员无法有效制作无人机表演队形；[0006] (2)现有无人机表演队形制作方法使用专业动画软件制作无人机表演队形过程繁琐，耗时长，效率低。[0007] 解决以上问题及缺陷的难度为：[0008] 必须对三维模型有深刻的理解，熟悉相关的处理算法。[0009] 解决以上问题及缺陷的意义为：[0010] 可以大幅降低集群无人机表演立体画面的制作难度，提高效率。发明内容[0011] 针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种利用三维模型快速生成集群无人机表演立体画面的方法。[0012] 本发明是这样实现的，一种利用三维模型快速生成集群无人机表演立体画面的方法，所述利用三维模型快速生成集群无人机表演立体画面的方法包括以下步骤：[0013] 步骤一，用户选择确定表演画面相关的3D模型文件；[0014] 步骤二，用户选择确定集群表演无人机的架数N，无人机之间的最小安全距离D，表演画面呈现的高度H等参数；[0015] 步骤三，读取3D模型文件，获得三维模型文件所有的顶点信息V和面的信息F；[0016] 步骤四，根据步骤三中得到的顶点V和面F，对三维模型的顶点V和面F进行删减处理和重构。如图6(a)所示，为三维模型的两个顶点u、v和边uv，选中其中一个顶点u，使其朝着顶点v移动直到两个顶点重合，去掉所有以uv为边的三角形，把所有用到顶点u的地方用顶点v代替，最后移除顶点u，如图6(b)所示。这样就完成了一个顶点的剔除，以此类推，可以完成更多顶点的删减和三角形的重构。[0017] 步骤五，根据步骤二中确定的参数以及步骤四中删减处理之后的三维模型，获取处理之后的三维模型的顶点V坐标，继续删除顶点之间相距过近的点，将顶点坐标放大或者缩小适当的比例F，即可计算出所有无人机的三维世界坐标D。[0018] 进一步，步骤一中，所述表演画面相关的3D模型文件源于3D模型文件库。[0019] 进一步，步骤四中，所述对三维模型的顶点和面进行删减处理和重构，包括：利用三维模型删减处理和重构算法，完成数万个顶点的删减和面的重构处理，保证所有顶点之间的间距满足要求。[0020] 进一步，步骤四中，所述顶点信息包括顶点坐标，通过所述顶点坐标计算出无人机在实际世界中的三维坐标。[0021] 本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行所述利用三维模型快速生成集群无人机表演立体画面的方法。[0022] 本发明的另一目的在于提供一种利用三维模型快速生成集群无人机表演立体画面的系统，所述利用三维模型快速生成集群无人机表演立体画面的系统包括：[0023] 模型文件及参数获取模块，用于确定表演画面相关的3D模型文件；还用于确定集群表演无人机的架数，最小安全距离，表演画面呈现的位置等参数；[0024] 顶点和面信息获取模块，用于利用三维模型相关处理算法，获取三维模型文件所有的顶点和面的信息；[0025] 三维模型处理模块，用于根据中得到的顶点和面的信息，对三维模型的顶点和面进行删减处理和重构；[0026] 三维世界坐标获取模块，用于根据确定的参数以及删减处理之后的三维模型，计算出所有无人机的三维世界坐标。[0027] 本发明的另一目的在于提供一种无人机，所述无人机搭载权利要求4所述利用三维模型快速生成集群无人机表演立体画面的系统，并实施所述利用三维模型快速生成集群无人机表演立体画面的方法。[0028] 本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行如所述利用三维模型快速生成集群无人机表演立体画面的方法。[0029] 本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述利用三维模型快速生成集群无人机表演立体画面的方法。[0030] 本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述利用三维模型快速生成集群无人机表演立体画面的方法。[0031] 本发明的另一目的在于提供一种所述利用三维模型快速生成集群无人机表演立体画面的方法在公益活动、商业活动、广告宣传表演上的应用。[0032] 结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明可以使得一些零动画专业相关基础的人员也能快速的制作出集群无人机表演三维立体画面队形，缩短了整个无人机表演项目的制作周期。[0033] 本发明提供的方法能够快速制作出符合实际架次要求和间距要求的集群无人机表演立体画面，使用起来方便简单，大大提高集群无人机表演队形制作的效率；降低了集群无人机表演立体画面制作的技术门槛。[0034] 对比的技术效果或者实验效果包括：[0035] 实验效果见图3、4、5。附图说明[0036] 为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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这些附图获得其他的附图。[0037] 图1是本发明实施例提供的利用三维模型快速生成集群无人机表演立体画面的方法示意图。[0038] 图2是本发明实施例提供的利用三维模型快速生成集群无人机表演立体画面的方法流程图。[0039] 图3是本发明实施例提供的鹿的三维模型文件示意图。[0040] 图4是本发明实施例提供的无人机表演立体画面示意图。[0041] 图5是本发明实施例提供的表演画面中每个无人机的三维世界坐标示意图。[0042] 图6(a)是本发明实施例提供的三维模型的两个顶点u、v和边uv，选中其中一个顶点u，使其朝着顶点v移动直到两个顶点重合，去掉所有以uv为边的三角形，把所有用到顶点u的地方用顶点v代替，最后移除顶点u。[0043] 图6(b)是本发明实施例提供的完成了一个顶点的剔除，以此类推，可以完成更多顶点的删减和三角形的重构。[0044] 图7(a)是本发明实施例提供的鹿的三维模型文件图。[0045] 图7(b)是本发明实施例提供的鹿的三维模型文件顶点信息和面信息图。[0046] 图8(a)是本发明实施例提供的使用本发明公开的方法，对三维模型的顶点和面进行删减和重构，得到一个更加稀疏的三维模型文件。[0047] 图8(b)是本发明实施例提供的8(a)的顶点信息和面信息。具体实施方式[0048] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。[0049] 针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种利用三维模型快速生成集群无人机表演立体画面的方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。[0050] 如图1所示，是本发明实施例提供的利用三维模型快速生成集群无人机表演立体画面的方法原理[0051] 如图2所示，本发明实施例提供的利用三维模型快速生成集群无人机表演立体画面的方法包括以下步骤：[0052] S101，确定表演画面相关的3D模型文件；[0053] S102，确定集群表演无人机的架数，最小安全距离，表演画面呈现的位置等参数；[0054] S103，利用三维模型相关处理算法，获取三维模型文件所有的顶点和面的信息；[0055] S104，根据步骤S103中得到的顶点和面的信息，对三维模型的顶点和面进行删减处理和重构；[0056] S105，根据步骤S102中确定的参数以及步骤S104中删减处理之后的三维模型，计算出所有无人机的三维世界坐标。[0057] 步骤S101中，所述表演画面相关的3D模型文件源于3D模型文件库。[0058] 步骤S104中，所述对三维模型的顶点和面进行删减处理和重构，包括：利用三维模型删减处理和重构算法，完成数万个顶点的删减和面的重构处理，保证所有顶点之间的间距满足要求。[0059] 步骤S104中，所述顶点信息包括顶点坐标，通过所述顶点坐标计算出无人机在实际世界中的三维坐标。[0060] 下面结合实施例对本发明作进一步描述。[0061] 实施例1：[0062] 一种利用三维模型快速生成集群无人机表演立体画面的方法，其包括以下具体步骤：[0063] 步骤1：确定表演画面相关的3D模型文件。[0064] 步骤2：确定集群表演无人机的架数，最小安全距离，表演画面呈现的位置等参数。[0065] 步骤3：利用三维模型相关处理算法，获取三维模型文件所有的顶点和面的信息。[0066] 步骤4：根据步骤3中得到的顶点和面的信息，对三维模型的顶点和面进行删减处理和重构。[0067] 步骤5：根据步骤2中确定的参数以及步骤4中删减处理之后的三维模型，计算出所有无人机的三维世界坐标。[0068] 步骤1中表演画面相关的3D模型文件，可以轻松的3D模型文件库中获得，降低了模型文件设计的难度。[0069] 步骤3中三维模型相关处理算法，能够快速读取到三维模型文件的所有顶点和面的信息。[0070] 步骤4中三维模型删减处理和重构算法，能够在数十秒钟的时间完成数万个顶点的删减和面的重构处理，并且保证所有顶点之间的间距满足要求。[0071] 能够根据步骤4中得到的顶点坐标计算出无人机在实际世界中的三维坐标。[0072] 实施例2：[0073] 如图3所示，输入一个鹿的三维模型文件，将集群无人机的架数设置为500，无人机之间的间距设置为2.5m，处理完成之后的无人机表演立体画面如图4所示。[0074] 同时，得到的表演画面中每个无人机的三维世界坐标如图5所示。[0075] 下面结合应用例对本发明作进一步描述。[0076] 为一个鹿的三维模型文件(如图7(a))，其顶点信息和面信息如图7(b)所示。[0077] 接着用户确定需要表演的无人机架数为1000架，安全间距为2m，使用本专利公开的方法，对三维模型的顶点和面进行删减和重构，得到一个更加稀疏的三维模型文件如图8(a)，且其顶点总数为1000个，顶点信息和面信息如图8(b)所示。[0078] 根据得到的顶点坐标，适当的放大或者缩小一个比例F，使其满足最小安全间距为2m的条件，即可得到1000架无人机在真实世界中的三维坐标，如图5所示。[0079] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

专利地区：海南

专利申请日期：2020-11-19

专利公开日期：2024-07-26

专利公告号：CN112506217B