[發(fā)明專利]一種三維場景中基于單元重用的三維模型輕量化方法

無效

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• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN103646414A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈金原;溫來祥
• 申請（專利權(quán)）人: 賈金原
• 主分類號: G06T15/00
• 分類號: G06T15/00
• 代理公司: 深圳市盈方知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44303
• 代理人: 周才淇;朱曉江

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及三維模型壓縮與Web3D領(lǐng)域技術(shù)，尤其涉及的是一種三維場景中基于單元重用的三維模型輕量化方法。

背景技術(shù)

目前在移動互聯(lián)網(wǎng)上應(yīng)用大規(guī)模Web3D內(nèi)容的趨勢越來越明顯。然而欲將大規(guī)模虛擬場景構(gòu)筑在移動互聯(lián)網(wǎng)上卻充滿了挑戰(zhàn)，這也是為什么一直困擾并阻礙著移動互聯(lián)網(wǎng)上3D應(yīng)用的大規(guī)模普及。其原因分析如下：

1、目前的大多3D模型與虛擬場景的數(shù)據(jù)量過于“沉重”。

雖然移動互聯(lián)網(wǎng)的帶寬與網(wǎng)速在不斷提高，然而相對與其要承載的3D模型與虛擬場景來說還是遠遠不夠的，而且即便網(wǎng)速與帶寬提高了一些，可是用戶欲瀏覽的虛擬場景的規(guī)模與3D模型的復雜度也都更急劇地增加著。目前絕大多數(shù)單機版與網(wǎng)絡(luò)客戶端（C/S）的3D游戲是無法直接移植到在網(wǎng)頁與手機上的，因為其場景規(guī)模和模型復雜度對于網(wǎng)頁和手機3D內(nèi)容創(chuàng)作與網(wǎng)上實時虛擬瀏覽來說，實在是過于“沉重”。若想想有效地降低復雜3D模型/大規(guī)模虛擬場景在移動互聯(lián)網(wǎng)上的傳輸負擔，必須要對這些復雜3D模型與大規(guī)模虛擬場景進行輕量化處理。

2、手工3D模型與虛擬場景的輕量化處理的周期長而效率低。

3D場景建模是虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)開發(fā)的第一環(huán)節(jié)，目前的輕量化3D模型處理的手段基本上是手工進行的，而且手工3D輕量化建模的時間和成本也占整個項目成本的一半以上。美工建模人員往往需要大量時間來人工地去掉那些對視覺沒有貢獻的冗余的點、邊、面片等。這樣既費時、費力，而且成本也高。因此，需要一種低成本且高效的輕量化建模手段。

當前，實際應(yīng)用的大量三維模型通常均由建模工具創(chuàng)建（例如著名的3DS?MAX），這些模型通常是多連通的，往往包含（形狀與結(jié)構(gòu)相似）的重復幾何模型單元，它們往往僅僅具有不同的空間位置、縮放大小和旋轉(zhuǎn)方向，如果能尋找出并重用這些重復存在的模型單元，在網(wǎng)絡(luò)上傳輸它們時，只需傳輸這些重復幾何單元一次，便可以多次引用。這樣既減小了模型傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，同時也提高了模型的傳輸效率。本發(fā)明正是基于這樣的想法來進行模型的輕量化處理的。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種三維場景中基于單元重用的三維模型輕量化方法，旨在解決現(xiàn)有的輕量化3D模型處理的手段所花的時間和成本都很高的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種三維場景中基于單元重用的三維模型輕量化方法，其具體包括:

對所有的模型單元進行姿態(tài)對齊預處理，預處理包括：平移無關(guān)處理、旋轉(zhuǎn)無關(guān)處理和縮放無關(guān)處理；

預處理后，在對齊姿態(tài)下抽取每個單元的特征描述符，再通過匹配方法來對所有的模型單元進行匹配和分類，找出可重用的模型單元；

在尋找出可重用的模型單元后，去掉冗余的重復單元以達到輕量化模型數(shù)據(jù)的效果。

所述的三維場景中基于單元重用的三維模型輕量化方法，其中，所述平移無關(guān)處理中的平移操作是將模型單元置于世界坐標系的原點位置，并將模型單元的拓撲結(jié)構(gòu)考慮在內(nèi)，使得預處理后不同模型單元區(qū)別加大。

所述的三維場景中基于單元重用的三維模型輕量化方法，其中，在進行旋轉(zhuǎn)無關(guān)處理處理時增加對稱不變性處理。

所述的三維場景中基于單元重用的三維模型輕量化方法，其中，所述對稱不變性的旋轉(zhuǎn)無關(guān)處理是在對模型單元進行旋轉(zhuǎn)不變處理時采用主元分析來尋找模型的三個主軸，主元分析獲取的樣本數(shù)據(jù)為模型的三維頂點集合。

所述的三維場景中基于單元重用的三維模型輕量化方法，其中，所述的縮放無關(guān)處理是指使兩個模型單元的大小一致，以便對兩模型單元進行幾何匹配，采用不同縮放比例的模型單元所具有的共同特性來求其縮放比，使得不同的模型單元經(jīng)過縮放無關(guān)處理后，其包圍盒也是不相同的，以便用包圍盒的大小是否相同來粗略判斷兩模型單元是否相同。

所述的三維場景中基于單元重用的三維模型輕量化方法，其中，在對齊姿態(tài)下抽取每個單元的特征描述符的方法為：對模型進行體素化，用表面體素狀態(tài)序列來表示模型單元即每個單元的特征描述符，具體為：求出其最小的軸對齊AABB包圍盒，然后將AABB包圍盒進行均勻立方體分割，并將這些體素存儲為一維體素狀態(tài)序列，序列中的索引唯一對應(yīng)于體素的空間位置，用布爾量來記錄模型單元體素化后體素的狀態(tài)，用該體素狀態(tài)序列來表示模型單元的空間輪廓信息。