[發明專利]一種三維自鎖模型的生成方法

有效

• 申請號: 201410664520.2
• 申請日: 2014-11-19
• 公開（公告）號: CN104346832B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 宋鵬;劉利剛
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司11260
• 代理人: 鄭立明,鄭哲

1.一種三維自鎖模型的生成方法，其特征在于，該方法包括：

構造三維物體的體素模型，根據所述體素模型中每一體素所包含三維物體局部形狀以及和相鄰體素接觸的表面積來確定內部體素與外部體素，并根據所述外部體素與內部體素以及相鄰外部體素之間的連接強度來構造外部體素連接圖；其中，若某一體素的所有采樣點均在所述三維物體的內部，則該體素為全體素，所述全體素均為內部體素；若某一體素的采樣點處于所述物體的外部與內部，則該體素為部分體素，若某一部分體素所包含物體局部形狀的體積大于預設值，六個面不存在接觸面積小于閾值的面，且至少有一個鄰近體素是全體素，則該部分體素為內部體素；否則，該部分體素為外部體素；

根據內部體素模型構造初始三維自鎖模型，獲得若干初始的三維拼塊；

根據所述外部體素連接圖將所述外部體素貼附到所述初始的三維拼塊模型上，獲得由拼塊組成的三維自鎖模型。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述構造三維物體的體素模型包括：

計算三維物體模型的包圍盒，并將該包圍盒細分成辨率為W×H×D的體素正交網格；在所述體素正交網格中構造分辨率為(K×W+1)×(K×H+1)×(K×D+1)的均勻采樣點網格，其中K為沿體素每個邊的采樣點的數量；通過射出(K×W+1)×(K×H+1)條經過(K×D+1)個采樣點的平行射線并與三維物體求交點，來判斷每個采樣點在所述三維物體模型的內部或外部，進而根據采樣點的位置狀態建立物體的體素模型。

3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，該方法還包括：根據每一體素內采樣點的位置狀態來計算其所包含三維物體局部形狀信息：

全體素包含物體局部形狀的體積為當前體素的體積；若某一體素的所有采樣點均在所述物體的外部，則該體素為空體素，其所包含物體局部形狀的體積為零；部分體素所包含物體局部形狀的體積，通過計算該體素在物體內部采樣點的數量來確定；

對于所述部分體素還包括：使用廣度優先搜索的算法來搜索其在物體內部的鄰近采樣點，并通過判斷能否搜索到所有在物體內部的采樣點來確定該體素內物體局部形狀是否連續；通過計算在和鄰近體素接觸面上物體內部采樣點的數量來估算接觸面的表面積。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括，對所述體素模型優化的步驟，其包括：

通過調整體素網格相對于三維物體模型的位置以及體素的大小來最小化異常體素的數量；所述異常體素為包含形狀體積小于閾值或包含不連續局部形狀的體素；

對于最小化異常體素數量處理之后的異常體素通過對物體模型進行局部變形的方法來去除，所述局部變形的方法如下：對于包含形狀體積小于閾值的異常體素，先確定形狀的中心V_C、平均表面法向量以及最小包圍球的半徑r；對于包含不連續局部形狀的異常體素，先確定每個局部形狀的V_C、以及r參數；再通過逐步移動物體三角網格模型上頂點的位置來實現局部變形；局部變形公式如下：

Vik+1=Vik-α(2r-dist(Vik,VC))N→]]>

其中，V_i是物體三角網格模型上的頂點并位于以V_C為中心、2r為半徑的包圍球內部，α是控制物體模型變形速度的參數，k是變形公式迭代的次數。