[發明專利]一種三維模型的二維存儲方法

有效

• 申請號: 201610068660.2
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN105678683B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 王穎;李金新;楊平貝;鄭超越;王威盛;孫飛龍
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G06T1/60
• 分類號: G06T1/60;G06T3/40;G06T5/00;G06T7/00;G06T9/00;G06T13/20;G06T15/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 忻明年

1.一種三維模型的二維存儲方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟一：獲取點云數據；

步驟二：對點云數據進行預處理；所述預處理包括濾波去噪、采樣、三維插值、拼接和分割操作；

步驟三：將預處理后的點云數據投影至圓柱坐標系平面或正交坐標系平面；

投影至圓柱坐標系平面具體為：以經過模型幾何中心的軸線為z軸，以幾何中心為原點構建圓柱坐標系，得到坐標系內任一點的圓柱坐標是在所得的模型外構建一個以z軸為軸線的最小圓柱體使之包圍模型，該圓柱體ρ_max＝ρ₀，|z_max|＝z₀，然后，以其側面及兩底面構成三個投影面；其中側面投影面上的像素點的灰度值為：該點與z軸上z＝z1的點的連線與模型最外側相交，取該交點的ρ坐標值；其兩底面上某像素點的灰度值為：過該點作與z軸平行線與模型外表面相交，上表面取z坐標最小的點作為投影點，下表面取z坐標最大的點作為投影點；由此形成三個投影面，其中側面形成的投影面是一個曲面，然后將側面展開為平面，形成的平面的任一點的x坐標為y坐標為y＝z；以上即將模型投影至圓柱表面的形成三個投影平面的過程；

投影至正交坐標系平面具體為：將點云坐標原點移動到點云幾何中心，然后將其投影到以三維正交坐標系的原點為中心的正方體的六個面上；

步驟四：將垂直于投影平面的坐標軸的坐標值作為投影面形成的深度圖的灰度值；

步驟五：將各投影面所得的深度圖按照順序拼接至一張圖像中，完成三維模型存儲為二維圖像的過程；所述的二維圖像，可以使使用者在不進行計算機重新讀取的情況下，直觀獲取該圖像中保存的三維模型的信息特征，并且該圖像可保存至平面介質；

步驟六：對所得二維圖像按照順序進行分割；該圖像在打開前可以直觀的獲取存儲的模型的信息，其載體為普通圖像，適合進行文件傳輸，也可以通過二維掃描的方式獲取，在互聯網使用不便的情況下進行模型交換，實現三維模型在平面上的存儲；并且將模型以圖像的方式存儲，減小文件的數據量；

步驟七：將分割得到的深度圖轉化為三維坐標；所述的深度圖轉化為三維坐標具體為：根據步驟三中的投影方式將深度圖轉化為由圖像行列坐標值和灰度值作為三維空間坐標系中的坐標值的點云數據；

步驟八：將得到的三維坐標分別進行空間變換，對完成空間變換的點云坐標進行拼接；

步驟九：對拼接所得的點云數據進行濾波去噪、采樣、修復、拼接處理；

步驟十：對拼接完成的坐標進行封裝，生成網格模型，完成深度圖的重新讀取。

2.根據權利要求1所述的三維模型的二維存儲方法，其特征在于：所述步驟一中所述的獲取點云數據，可通過3D掃描儀獲取點云數據和直接將現有模型文件轉換為點云數據。

3.根據權利要求1所述的三維模型的二維存儲方法，其特征在于：所述步驟四具體為：將平行于投影面的坐標縮放為目標深度圖的行列坐標，將垂直投影面的坐標值歸一化，由目標圖像的位深度得到縮放系數，再利用縮放系數將垂直投影面的坐標轉化為對應像素點的灰度值，投影過程中由于點云數據不連續性，投影所得的深度圖可能缺少頂點數據，當深度圖缺少頂點數據時，對空缺的位置進行三維插值補充后再進行投影。

4.根據權利要求1所述的三維模型的二維存儲方法，其特征在于：所述步驟八中所述的空間變換是指根據步驟五中的拼接順序對應的空間關系，將深度圖分割產生的各個子圖像的點云數據轉換到同一坐標系。

5.根據權利要求1所述的三維模型的二維存儲方法，其特征在于：所述步驟九中所述修復具體為：由于點云數據構成的模型存在數據破損的現象，需通過填充孔洞來補齊，進行修復。

6.根據權利要求1所述的三維模型的二維存儲方法，其特征在于：所述步驟十中所述的封裝指將點云轉為網格，利用多邊形對原實體模型進行逼近的方法。