[發(fā)明專利]一種基于動(dòng)作捕捉的三維建模系統(tǒng)和方法

在審

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• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號(hào): CN107123157A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉偉東;吳忻生;劉嶼;郭錦輝
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T17/00
• 分類號(hào): G06T17/00;G06T15/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司44245
• 代理人: 鄭浦娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種三維建模工具，特別涉及一種基于動(dòng)作捕捉的三維建模系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

產(chǎn)品的三維設(shè)計(jì)是產(chǎn)品制造過程中的重要內(nèi)容和核心步驟。產(chǎn)品三維模型的建立，工程師通常基于商業(yè)的CAD平臺(tái)進(jìn)行模型建立、模型編輯和模型操作，例如Solidworks、UG和Proe等。基于商業(yè)CAD平臺(tái)的產(chǎn)品三維模型構(gòu)建，往往依賴于程式化的步驟，由設(shè)計(jì)工程師一步一步按照計(jì)算機(jī)的要求進(jìn)行模型幾何、特征參數(shù)和約束的配置。例如，設(shè)計(jì)工程師往往先畫模型的二維草圖，然后約束草圖的各尺寸，再由草圖拉伸獲得掃掠的三維實(shí)體模型。基于商業(yè)CAD平臺(tái)程式化的產(chǎn)品三維模型設(shè)計(jì)具有以下幾個(gè)方面的弊端：

1、產(chǎn)品三維模型的建立高度依賴草圖、基準(zhǔn)點(diǎn)、基準(zhǔn)線和基準(zhǔn)面。設(shè)計(jì)工程師需要花費(fèi)大量的時(shí)間在草圖設(shè)計(jì)，基準(zhǔn)點(diǎn)、基準(zhǔn)線和基準(zhǔn)面等基準(zhǔn)體系的設(shè)計(jì)上邊。產(chǎn)品三維模型的構(gòu)建過程是由二維草圖到三維、先有基準(zhǔn)約束再有幾何/特征建模的過程。

2、基于二維草圖到三維、先有基準(zhǔn)約束再有幾何/特征建模的程式化設(shè)計(jì)過程，跟人類對物理世界的三維認(rèn)知習(xí)慣是相悖的。在進(jìn)行產(chǎn)品三維設(shè)計(jì)時(shí)，需要在人腦中將三維模型轉(zhuǎn)化到二維草圖、再由二維草圖轉(zhuǎn)化到計(jì)算機(jī)中的三維模型的兩次轉(zhuǎn)換過程，這不僅需要占用較長的計(jì)算機(jī)操作時(shí)間，也分散了設(shè)計(jì)工程師的產(chǎn)品設(shè)計(jì)專注程度。

3、基于商業(yè)CAD平臺(tái)程式化的產(chǎn)品三維模型設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)工程師與三維模型間的交互程度不夠，商業(yè)CAD平臺(tái)只是給予設(shè)計(jì)工程師視覺上的感受，在手部動(dòng)作直接交互方面的沉浸性還不夠。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種基于動(dòng)作捕捉的三維建模系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠通過直接捕捉的動(dòng)作軌跡進(jìn)行三維模型的建立、編輯和操作，因此能夠?qū)崿F(xiàn)在有了產(chǎn)品三維模型的初步概念設(shè)計(jì)之后，再給模型添加精確的幾何、特征和約束信息，實(shí)現(xiàn)先有幾何/特征三維模型、再有基準(zhǔn)約束、符合人類三維物體認(rèn)知習(xí)慣的正向設(shè)計(jì)。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種上述系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基于動(dòng)作捕捉的三維建模方法。

本發(fā)明的第一目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種基于動(dòng)作捕捉的三維建模系統(tǒng)，包括動(dòng)作捕捉系統(tǒng)和設(shè)置在終端的實(shí)體建模與編輯平臺(tái)；所述動(dòng)作捕捉系統(tǒng)和終端進(jìn)行通信連接；

所述動(dòng)作捕捉系統(tǒng)包括動(dòng)作捕捉工具和數(shù)據(jù)處理分析模塊；

所述動(dòng)作捕捉工具，用于針對動(dòng)作捕捉區(qū)域的動(dòng)作軌跡信息進(jìn)行實(shí)時(shí)捕捉，并且將捕捉的動(dòng)作軌跡信息發(fā)送至數(shù)據(jù)處理分析模塊；

所述數(shù)據(jù)分析處理模塊包括第一分析處理模塊、第二分析處理模塊、第三分析處理模塊、第四分析處理模塊和系統(tǒng)工作狀態(tài)獲取模塊；

所述第一分析處理模塊，用于分析出用戶動(dòng)作軌跡信息中的狀態(tài)切換動(dòng)作信息，并且將狀態(tài)切換動(dòng)作信息反饋至終端的實(shí)體建模與編輯平臺(tái)；

所述系統(tǒng)工作狀態(tài)獲取模塊；用于從終端的實(shí)體建模與編輯平臺(tái)中獲取當(dāng)前系統(tǒng)工作狀態(tài)信息，其中當(dāng)前系統(tǒng)工作狀態(tài)包括三維模型建模狀態(tài)、三維模型編輯狀態(tài)和三維模型操作狀態(tài)；

所述第二分析處理模塊，用于在三維模型建模狀態(tài)時(shí)，分析出用戶動(dòng)作軌跡信息中的三維模型建模信息；

所述第三分析處理模塊，用于在三維模型編輯狀態(tài)時(shí)，分析出用戶動(dòng)作軌跡信息中的三維模型編輯信息；

所述第四分析處理模塊，用于在三維模型操作狀態(tài)時(shí)，分析出用戶動(dòng)作軌跡信息中的三維模型操作信息；

所述實(shí)體建模與編輯平臺(tái)包括狀態(tài)切換模塊、三維模型建立模塊、三維模型編輯模塊和三維模型操作模塊；

所述狀態(tài)切換模塊，用于根據(jù)狀態(tài)切換動(dòng)作信息切換當(dāng)前系統(tǒng)工作狀態(tài)，并且將當(dāng)前系統(tǒng)工作狀態(tài)反饋至動(dòng)作捕捉系統(tǒng)；

所述三維模型建立模塊，用于在三維模型建模狀態(tài)時(shí)，根據(jù)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)所分析出的三維模型建模信息建立三維模型；

所述三維模型編輯模塊，用于在三維模型編輯狀態(tài)時(shí)，根據(jù)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)所分析出三維模型編輯信息對三維模型進(jìn)行編輯；

所述三維模型操作模塊，用于在三維模型操作狀態(tài)時(shí)，根據(jù)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)所分析出三維模型操作信息對三維模型進(jìn)行操作。

優(yōu)選的，所述動(dòng)作捕捉系統(tǒng)中的動(dòng)作捕捉工具為多目攝像頭。

優(yōu)選的，所述動(dòng)作捕捉系統(tǒng)數(shù)據(jù)還包括與數(shù)據(jù)分析處理模塊連接的數(shù)據(jù)采集卡，所述數(shù)據(jù)采集卡采集動(dòng)作捕捉工具捕捉的動(dòng)作軌跡信息，并且發(fā)送至數(shù)據(jù)分析處理模塊。