[發(fā)明專利]一種二維草圖智能三維化處理方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510417680.1
• 申請(qǐng)日: 2015-07-16
• 公開（公告）號(hào): CN105096387A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張淑軍;劉文曉;劉云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T17/20
• 分類號(hào): G06T17/20
• 代理公司: 青島聯(lián)智專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 37101
• 代理人: 王艷珍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種圖像處理方法，具體地說(shuō)，是涉及一種二維草圖智能三維化處理方法。

背景技術(shù)

手繪草圖是人們非常自然和常用的創(chuàng)作與表達(dá)方式，隨著觸摸屏設(shè)備的普遍使用，在移動(dòng)終端上徒手進(jìn)行二維繪畫已經(jīng)比較常見，但是能自動(dòng)完成三維化處理功能的方法或系統(tǒng)尚且很少。目前能夠進(jìn)行三維設(shè)計(jì)的軟件均為專業(yè)軟件，如3DSMax，Maya等，都需要配套的操作系統(tǒng)和顯卡支持，需要專業(yè)訓(xùn)練才能使用，一般用戶尤其是兒童用戶不易使用。而Windows系統(tǒng)自帶的畫圖程序、KidsPaint等應(yīng)用程序以及在移動(dòng)終端上目前較為主流的繪畫軟件FingerPaint、DrawingPad等，雖然包含比較豐富的畫圖功能，但均只限于二維繪圖，無(wú)法實(shí)現(xiàn)三維化效果。

最近，在iOS設(shè)備上也出現(xiàn)了一款三維立體畫板應(yīng)用，可以繪制出視覺(jué)感受上的三維效果，但是，這種立體效果是通過(guò)三維立體畫的原理實(shí)現(xiàn)的，利用左右兩眼的視差使得圖像看起來(lái)像三維，因此在本質(zhì)上屬于偽三維，沒(méi)有真正的三維模型或?qū)嶓w。

除此之外，上述應(yīng)用尤其對(duì)于兒童用戶群，其輸入均無(wú)法給予互動(dòng)、評(píng)價(jià)或引導(dǎo)，因此不足以激發(fā)兒童更進(jìn)一步的認(rèn)知和動(dòng)手能力的開發(fā)。而手繪草圖的三維化與虛實(shí)交互能夠有效促進(jìn)兒童的立體空間認(rèn)知、事物聯(lián)系的認(rèn)知及操作能力的發(fā)展，對(duì)于擴(kuò)大兒童認(rèn)知范圍和視野，提高兒童學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)兒童創(chuàng)造力與想象力有著非常重要的作用。對(duì)于一般用戶而言，二維草圖的自動(dòng)三維化也能夠使其創(chuàng)意更加生動(dòng)形象，加快創(chuàng)作過(guò)程，激發(fā)創(chuàng)作思路，促進(jìn)更加直觀的溝通模式。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有畫圖軟件僅限于二維圖像繪制、三維設(shè)計(jì)軟件過(guò)于專業(yè)和復(fù)雜、不易使用的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種二維草圖智能三維化處理方法，可以將用戶繪制的二維草圖自動(dòng)處理成三維圖形，提供一個(gè)簡(jiǎn)單易用的人機(jī)交互界面，實(shí)現(xiàn)立體化效果及豐富的后續(xù)處理功能。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種二維草圖智能三維化處理方法，包括以下步驟：

（1）、捕捉并繪制用戶手繪草圖的軌跡，得到二維封閉輪廓；

（2）、對(duì)所述二維封閉輪廓提取中間骨架線；

（3）、按照選定比例提升所述中間骨架線；

（4）、用橢圓曲線連接骨架點(diǎn)與外圍輪廓點(diǎn)，形成粗糙的三維模型的線狀結(jié)構(gòu)，其中，所述骨架點(diǎn)為所述中間骨架線上的點(diǎn)，所述外圍輪廓點(diǎn)為所述二維封閉輪廓上的點(diǎn)；

（5）、對(duì)所述三維模型的線狀結(jié)構(gòu)獲得三維點(diǎn)云，使用網(wǎng)格生成算法構(gòu)建得到連續(xù)、平滑的三維網(wǎng)格模型。

進(jìn)一步的，所述步驟（2）中，對(duì)所述二維封閉輪廓提取中間骨架線包括以下步驟：

（2.2）、將所述二維封閉輪廓利用Delaunay三角剖分算法進(jìn)行三角剖分；

（2.2）、取三角剖分相應(yīng)的各內(nèi)邊E_m（m=1,2…），得到內(nèi)邊集合E，取各內(nèi)邊E_m的中點(diǎn)P_m，得到內(nèi)邊中點(diǎn)集合P；

（2.3）、判斷所述內(nèi)邊中點(diǎn)集合P中的每一個(gè)值P_m是否在所述二維封閉輪廓內(nèi)部，若不在其中，則刪除該內(nèi)邊中點(diǎn)P_m及其所對(duì)應(yīng)的內(nèi)邊E_m，更新所述內(nèi)邊集合E及內(nèi)邊中點(diǎn)集合P，所述內(nèi)邊中點(diǎn)即骨架點(diǎn)；

（2.4）、將相鄰的內(nèi)邊中點(diǎn)兩兩連接，形成中間骨架線。

進(jìn)一步的，在所述步驟（2.4）后，還包括（2.5）、對(duì)所述中間骨架線優(yōu)化的步驟：

找出所述中間骨架線的端點(diǎn)集S，所述端點(diǎn)集S為位于所述中間骨架線端部的所有內(nèi)邊中點(diǎn)的集合，對(duì)S中的每個(gè)值S_i（i=1,2…）作如下處理：

（2.5.1）、以S_i所在的內(nèi)邊為直徑畫圓，如果該圓包含所述外圍輪廓點(diǎn)，則進(jìn)行步驟（2.5.2）；否則，處理下一個(gè)端點(diǎn)；

（2.5.2）、找到與S_i相連的骨架點(diǎn)S_j，將S_i刪除，所述骨架點(diǎn)S_j自動(dòng)成為端點(diǎn)，返回步驟（2.5.1），處理下一個(gè)端點(diǎn)。

進(jìn)一步的，所述步驟（3）中，按照選定比例提升所述中間骨架線包括以下步驟：

（3.1）、計(jì)算內(nèi)邊集合E中各內(nèi)邊E_m的長(zhǎng)度L_m；