[發明專利]一種基于骨架球的3D建模方法和系統

有效

• 申請號: 201710402987.3
• 申請日: 2017-06-01
• 公開（公告）號: CN107134009B
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 林宇鵬;楊周旺;劉利剛;王士瑋
• 申請（專利權）人: 合肥阿巴賽信息科技有限公司
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 合肥市長遠專利代理事務所(普通合伙) 34119
• 代理人: 段曉微;葉美琴

1.一種基于骨架球的3D建模方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

S1、對目標物體的骨架球節點進行編輯得到三維模型骨架；

S2、根據三維模型骨架定義隱式曲面；

S3、提取隱式曲面的零等值面建立三維網格；

S4、對三維網格進行光滑操作得到目標三維模型；

步驟S1具體包括：

對給定的骨架球節點進行增添、刪除、修改位置、修改半徑大小、對稱中一種或多種操作，生成三維模型骨架；

通過將骨架球節點向三維空間中任意方向進行拉伸以完成增添新的骨架球節點操作；

通過調整骨架球節點的位置以完成修改位置操作；

通過對骨架球節點進行縮放操作以完成修改半徑大小操作；

通過設定對稱節點，對對稱節點兩邊同時進行增添、刪除、修改位置、修改半徑大小，以完成對稱操作；

通過預設插值方式對任意兩個相連骨架球節點進行插值，以建立三維模型骨架；

通過記錄每個骨架球節點的半徑r_i以及該骨架球節點的中心的三維空間坐標并根據兩個相連骨架球節點的半徑r_i和兩個相連骨架球節點的中心的三維空間坐標參數，在兩個相連骨架球節點間生成多個中間球，并根據所有骨架球節點以及任意兩個相連骨架球節點間的多個中間球建立三維模型骨架；

利用樹結構對任一個骨架球節點的參數信息進行存儲，具體包括：

建立初始化根節點；

以根節點為基礎增添的新的骨架球節點作為根節點的葉子節點，再以所述葉子節點作為父節點，增添新的葉子節點；循環進行上述操作得到樹結構，進行存儲。

2.根據權利要求1所述的基于骨架球的3D建模方法，其特征在于，步驟S2具體包括：

令所有骨架球節點以及任意兩個相連骨架球節點間的多個中間球為骨架球，對所有骨架球建立如下函數：

其中，R_i＝αr_i，r_i為第i個球的半徑，為第i個球的中心，α為預設值且α＝1.5，則隱式曲面定義為：

3.根據權利要求2所述的基于骨架球的3D建模方法，其特征在于，步驟S3具體包括：

利用隱式曲面的零等值面對骨架球進行逼近近似，再利用Marching Cubes方法對該零等值面進行提取，以建立三維網格。

4.根據權利要求3所述的基于骨架球的3D建模方法，其特征在于，步驟S4具體包括：

基于Laplace算子對三維網格進行光滑操作，具體包括：

Laplace算子定義如下：

其中，i^*為v_i的一鄰域指標集，ω_ij是v_j關于v_i的權重值，滿足其中D_i是v_i的度；

再根據以下公式對三維網格進行光滑操作：

v_new＝v_old+λL(v_old)；

其中，λ為光滑因子且0λ1。