[發明專利]一種三維人造物體模型形變方法

有效

• 申請號: 201310684838.2
• 申請日: 2013-12-12
• 公開（公告）號: CN103729876B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 徐凱;黃惠;陳寶權
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T19/00
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙)44316
• 代理人: 沈祖鋒,郝明琴

技術領域

本發明涉及計算機圖形領域，特別是涉及一種三維人造物體模型形變方法。

背景技術

三維模型的編輯和形變是基于現有三維模型生成新的變種的常用方法。用戶通過鼠標拖拽更改模型上的某個部分，需要計算機自動計算，將這個局部變化傳播到模型的其余部分。對于三維人造物體而言，用戶往往操作編輯一個部件，我們需要將該編輯從被操作部件傳播到其余部件，同時保持人造物體的原有結構，如某些部件之間的平行關系、正交關系、共面關系等。

為此，有研究者提出了針對三維人造物體模型部件的抽象表示，即將每個部件抽象為一個基元體，根據部件的形狀，他們考慮四種基元：長方體、球體、圓柱體和廣義圓柱體。然后將人造物體的結構信息表示為基元本身的結構，即基元體的參數，如長方體的三邊長，廣義圓柱體的中軸參數曲線等，以及基元之間的關系，如基元之間的平行、對稱、正交、共面、同心等關系。

研究者提出的方法采用編輯傳播方式實現結構保持的形變。它的缺點是，同時只能處理一個部件基元的編輯，因為傳播是從一個基元體到其它基元體的單向傳播。這樣，該方法無法處理多個部件同時變化時，三維人造物體的結構恢復。

針對此缺點，本發明采用了一種迭代式約束滿足的方法，可以同時處理多個部件基元同時被編輯后的結構恢復。

發明內容

本發明采用一種三維人造物體模型形變方法，實現了同時處理多個部件基元體同時被編輯后的結構恢復。

本發明采用如下方案：

一種三維人造物體模型形變方法，包括：

獲取三維人造物體模型部件的基元體；

檢測所有三維人造物體模型部件的基元體之間的關系；

建立人造物體模型部件的基元體的結構關系約束集；

編輯三維人造物體模型部件的基元體集合；

恢復三維人造物體模型部件結構。

優選地，所述獲取三維人造物體模型部件的基元體，包括下述步驟：

基于Rotating calipers算法計算三維人造物體模型部件最緊致的有向包圍盒；

基于表面網格收縮算法計算三維人造物體模型部件的骨架；

根據骨架上采樣點到表面的距離得到一個半徑，所有骨架點都有一個半徑，就可以生成一個廣義圓柱體，圓柱的中心線就是骨架，半徑隨著模型粗細變化而變化；

選取有向包圍盒的最小體積和廣義圓柱體的最小體積的最大值作為三維人造物體模型部件的基元體。

優選地，所述檢測所有三維人造物體模型部件的基元體之間的關系，包括檢測對稱、平行、正交、共面，同心五種關系。

優選地，所述檢測所有三維人造物體模型部件的基元體之間的關系的方法為：

對稱關系通過比較兩個基元的參數來實現，如果兩個基元屬于同類且參數相近，則二者對稱；對于彼此對稱的基元體，檢測二者是否平行；對于彼此相鄰的兩個長方體基元，檢測二者是否正交以及是否共面；對于兩個圓柱體，檢測它們的軸是否共線。

優選地，所述編輯三維人造物體模型部件的基元體，包括編輯一個基元體和編輯多個基元體。

優選地，所述恢復三維人造物體模型部件結構，包括：

S601、根據基元體之間的臨近關系，構建一個基元圖，其節點是基元體，邊代表基元體之間的相鄰關系；

S602、對用戶編輯三維人造物體模型部件的基元體集合中的每個基元體，計算以基元體為根節點的基元圖的生成樹；

S603、根據根節點到葉節點的寬度優先順序遍歷生成樹，逐一處理生成樹中的節點，當處理到的節點屬于人造物體模型部件的基元體的結構關系約束集，即該節點滿足人造物體模型部件的基元體的結構關系；

S604、對用戶編輯三維人造物體模型部件的基元體集合中的所有節點采用S603的步驟進行遍歷，即完成一次迭代；

S605、重復進行迭代步驟，直到所有基元體的變化量小于指定閾值，即恢復三維人造物體模型部件結構。

本發明公開的一種三維人造物體模型形變方法，通過獲取三維人造物體模型部件的基元體；檢測所有三維人造物體模型部件的基元體之間的關系；建立人造物體模型部件的基元體的結構關系約束集；編輯三維人造物體模型部件的基元體集合；恢復三維人造物體模型部件結構。實現了同時處理多個部件基元同時被編輯后的結構恢復。

附圖說明

圖1為本發明實施例1種結構保持的三維人造物體模型形變方法流程圖。

具體實施方式