[發明專利]一種基于變形的葉脈可視化造型方法

有效

• 申請號: 201110299395.6
• 申請日: 2011-10-09
• 公開（公告）號: CN102509340A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 陸玲;李麗華
• 申請（專利權）人: 東華理工大學
• 主分類號: G06T15/08
• 分類號: G06T15/08;G06T15/55;G06T15/50
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

1.一種基于變形的葉脈可視化造型方法，其過程是根據葉片的形狀確定矩形平面初始位置；在矩形范圍內，根據葉脈的分布特征，用圓錐生成初始的中脈與側脈；對矩形平面進行邊界變形，生成所需的葉片形狀；用同樣的變形方法對初始的中脈與側脈進行變形，生成最終葉脈幾何形狀；然后，將葉片及葉脈劃分為多個小平面，并判斷是否可見，如果可見，進行光照計算及相應顏色填充；生成真實感葉片。

2.如權利要求1所述的一種基于變形的葉脈可視化造型方法，其特征在于根據葉片的形狀確定矩形平面的初始位置及大小的方法為：確定矩形位置及大小的原則是，使葉片左右及下邊界曲線方便使用三角函數及其它簡單函數描述；最后設定矩形的下邊中點在坐標原點，如下式：

???????????????????????????????????????（）。

3.如權利要求1或2所述的一種基于變形的葉脈可視化造型方法，其特征在于在矩形平面范圍內，根據葉脈的分布特征，包括側脈個數及間隔，用圓錐生成初始葉脈的方法為：

根據公式（）確定的矩形平面范圍內，在u=0、0≤v≤1處用細長圓錐生成初始中脈，如下式：

????????????????????????????????（）

通過對圓錐旋轉及平移，在中脈上以不同的間隔在中脈兩側生成側脈，并在每個側脈的頂部通過遞歸方法生成分枝脈。

4.如權利要求1或2所述的一種基于變形的葉脈可視化造型方法，其特征在于對矩形平面進行邊界變形，生成所需的葉片形狀的方法為：

根據葉片形狀對矩形平面求出水平方向變形函數△xh（u,v），垂直方向變形函數△y（u,v）及邊緣變形函數△xe（u,v），最后得到葉片的幾何形狀參數方程為：

???????????????????????????（）。

5.如權利要求4所述的一種基于變形的葉脈可視化造型方法，其特征在于：

水平方向變形函數△xh（u,v）為：

垂直方向變形函數△y（u,v）為：

邊緣變形函數△xe（u,v）為：

????。

6.如權利要求3所述的一種基于變形的葉脈可視化造型方法，其特征在于：

中脈的幾何形狀參數方程為：

??????????????????（）

側脈的幾何形狀也作相同的變形。

7.如權利要求1所述的一種基于變形的葉脈可視化造型方法，其特征在于葉片及葉脈生成算法步驟為：

①建立水平、垂直及邊緣變形函數；

②改變矩形平面參數u從-0.5到0.5，v從0到1，獲取其中一個小平面四個頂點坐標；

③對四個頂點坐標利用公式（）進行變形；

④利用（Ⅶ）式計算小平面的光強；

????????????（Ⅶ）

⑤利用多邊形區域的填充方法計算出小平面多邊形內的坐標，用Z緩存算法計算小平面中每個坐標投影后是否可見，如果可見，用小平面亮度及葉脈的顏色填充該點；否則不繪制；

⑥重復步驟②～⑤，直到矩形平面中所有小平面循環完畢為止；

⑦改變圓錐曲面參數u從0到1，v從0到1，獲取圓錐曲面中一個小平面四個頂點坐標；

⑧利用公式（）計算變形后小平面四個頂點的坐標；

⑨利用公式（Ⅷ）計算小平面法向量，判斷該小平面是否可見，如果可見繼續下一步；

????????a=(y₂－y₁)(z_3－z₁)－(y₃－y₁)(z_2－z₁)

????????b=(z₂－z₁)(x_3－x₁)－(z₃－z₁)(x_2－x₁)?????????????????????????（Ⅷ）

????????c=(x₂－x₁)(y_3－y₁)－(x₃－x₁)(y_2－y₁)

判斷小平面是否可見：設（X_p，Y_p，Z_p)為投影方向，當為正投影時，其值為：（0，0，－1）；如果a?X_p+?b?Y_p+?c?Z_p>?0，則該小平面不可見，繼續下一個小平面；如果a?X_p+?b?Y_p+?c?Z_p?<?0，則該小平面可見，繼續下一步；

⑩利用（Ⅶ）式計算小平面的光強；

利用多邊形區域的填充方法計算出小平面多邊形內的坐標，用Z緩存算法計算小平面中每個坐標投影后是否可見，如果可見，用小平面亮度及葉脈的顏色填充該點；否則不繪制；

重復步驟⑦～，直到圓錐曲面中所有小平面循環完畢為止。