[發明專利]一種構建三維物體的方法及計算機輔助設計系統

有效

• 申請號: 201410209597.0
• 申請日: 2014-05-16
• 公開（公告）號: CN105096378B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 劉健莊;鞠汶奇;許春景
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06F17/50
• 代理公司: 北京中博世達專利商標代理有限公司11274
• 代理人: 申健

技術領域

本發明涉及計算機視覺領域，尤其涉及一種構建三維物體的方法及計算機輔助設計系統。

背景技術

通常情況下，人們借助傳統的計算機輔助設計系統(Computer Aided Design，CAD系統)，按照WIMP模式(視窗Windows，圖標Icon，菜單Menu，鼠標Pointer)生成物體三維幾何模型，首先用戶需要從CAD系統的用戶交互界面的菜單、面板或者圖標中選取不同的繪制工具，并在交互窗口中選擇要繪制物體的各種參數，最后通過點擊、拖拽等一系列操作選擇物體的繪制位置、大小比例等，完成三維物體的繪制。雖然CAD系統能夠提供強大的三維物體設計和編輯能力，但是操作比較復雜，只有對于設計系統中繁雜菜單非常熟悉的專業人員才能很好地完成設計，同時，使用這種操作系統完成三維物體繁瑣費時，即使設計一個比較簡單的物體也需要比較長時間。

隨著電腦技術、三維采集設備和網絡的發展，近幾年來，人們提出一種新的構思：利用簡單易畫的二維線畫圖(即草圖)重構三維物體，并開發出新的CAD系統采用SBIM模式(sketch-based interfaces for modeling，基于用戶草圖繪制的三維建模)重構三維物體，其中，所述草圖就是二維線畫圖，這類操作界面簡單易懂，用戶只需繪制出與三維物體對應的二維線畫圖(草圖)，系統就可以自動生成用戶所需的三維模型，由于同一個二維線畫圖對應著無窮多個三維物體，所以這類系統的設計難點在于如何從用戶給出的二維線畫圖中重構出用戶所需要的三維物體。傳統的做法是將線畫圖重構三維物體建立為一個優化問題，利用最優化方法找到符合人類視覺感知的三維物體，但傳統的該類系統只能處理簡單的或部分復雜的線畫圖，當處理的線畫圖較為復雜或非常復雜時，系統會因解空間的急劇膨脹而陷入局部最優，導致三維重構不準確。

發明內容

本發明實施例提供一種構建三維物體的方法及計算機輔助設計系統，對二維線畫圖進行處理，分割出更加簡單的、符合視覺感知規律的子線畫圖，高效準確地完成三維物體的重建。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是，

第一方面，本發明實施例提供一種構建三維物體的方法，包括：獲取二維線畫圖；將所述二維線畫圖分割為多個子線畫圖；分別對每個子線畫圖進行三維重構；將所述子線畫圖的三維重構結果進行重組得到三維物體，其特征在于，所述將所述二維線畫圖分割為多個子線畫圖，具體包括：

提取所述二維線畫圖的表面，其中，所述表面為所述二維線畫圖中處于同一平面的邊圍成的區域，為凸面或凹面；

若所述二維線畫圖包含凹面，則根據預設策略，在二維線畫圖上添加輔助頂點，以及，輔助邊，獲取擴展的二維線畫圖；

根據所述擴展的二維線畫圖，獲取所述二維線畫圖的分割面；

根據所述分割面對所述二維線畫圖進行分割，獲取所述二維線畫圖的多個子線畫圖。

在第一方面的第一種可能的實現方式中，結合第一方面，所述若所述二維線畫圖包含凹面，則根據預設策略，在二維線畫圖上添加輔助頂點，以及，輔助邊，獲取擴展的二維線畫圖，包括：

分別在所述二維線畫圖的每個凹面上，增加第一類輔助邊，其中，所述第一類輔助邊平行于所述凹面的任一邊，所述第一類輔助邊的一個端點為所述凹面的凹點，所述第一類輔助邊的另一端點為輔助頂點，所述輔助頂點為與所述凹面的邊與所述第一類輔助線的交點；

遍歷所述二維線畫圖的凸面；

若存在第一凸面的不相鄰的兩個邊上，分別包含所述輔助頂點，則在所述第一凸面上增加第二類輔助邊，其中，所述第二類輔助邊的兩個端點分別為所述第一凸面的不相鄰的兩個邊上的輔助頂點。

在第一方面的第二種可能的實現方式中，結合第一方面，所述若所述二維線畫圖包含凹面，則根據預設策略，在二維線畫圖上添加輔助頂點，以及，輔助邊，獲取擴展的二維線畫圖，包括:

若存在第一凹面，所述第一凹面包含共線邊，則在所述第一凹面上增加第三類輔助邊，其中，所述第三類輔助邊為所述第一凹面的共線邊之間的連線。

在第一方面的第三種可能的實現方式中，結合第一方面的第一種可能的實現方式或第一方面的第二種可能的實現方式，所述根據所述擴展的二維線畫圖，獲取所述二維線畫圖的分割面，包括：

遍歷所述擴展的二維線畫圖中的邊；

若存在第一邊的兩頂點中至少一個頂點的度不小于4，則將所述第一邊歸入第一邊集合；

對所述第一邊集合中的每一個邊，分別采用深度優先搜索算法獲取從所述邊的一端點到所述邊的另一端點的回路；