[發明專利]一種基于筆畫交互的實時3D黏土建模方法

有效

• 申請號: 201811550446.6
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN109472863B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 萬云翀;楊周旺;王康;王士瑋
• 申請（專利權）人: 廣東三維家信息科技有限公司
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 楊奇松

1.一種基于筆畫交互的實時3D黏土建模方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S01：對空間進行等間距逐點采樣并記錄各個采樣點；

步驟S02：根據采樣點生成空間內所有的體素以及邊元素；

所述體素具體包括八個指向Cube中各個定點的指針、十二個指向立方體中每條邊的指針和體素的MarchingCube算法的編碼值；

所述邊元素具體包括兩個指向兩個頂點結構的指針、記錄了此Edge是否被既定等曲面截斷的布爾型變量isCrossed和此邊上被等值面截斷的點坐標；

步驟S03：對元素的坐標按詞典順序排序并將采樣點、邊元素和體素分別存儲至三個平衡二叉搜索樹；

步驟S04：構建空間的數據結構并生成模型網格；

所述模型網格通過以下子步驟生成：

步驟S041：在空間中的世界坐標下，確定建隱式函數和等值面的值isoValue的大小；

步驟S042：通過空間中的采樣點、體素和邊元素的數據，將所有截斷等勢面的體素結構存儲至新的二叉樹CrossList中；

步驟S043：遍歷所有在等勢面上的體素并利用MarchingCube算法得到逼近內部截斷面的三角面片；

步驟S044：將步驟S043中得到的所有三角面片進行整合，得到等勢面對應的三角網格模型；

步驟S05：根據模型網格的變形范圍劃定空間中的影響區域以及設定區域內勢函數的增減，再改變空間的相應數據；

步驟S06：將步驟S05中影響區域將空間中的采樣點進行分類，將相同類別的點存儲至一個臨時存在的名為Modifier的二叉平衡樹，并對Modifier二叉平衡樹進行處理；

所述Modifier二叉平衡樹通過以下子步驟處理：

步驟S061：對Modifier二叉平衡樹中的每一個點結構進行勢值進行改變和更新操作；

步驟S062：分別以所述步驟S061中每一個點為原點，向與其相鄰且比其詞典排序關鍵值更大的點結構發出連接，尋找之間的邊結構并重新判斷邊與等曲面的截斷關系，更新等值點的坐標；

步驟S063：再次以所述步驟S061中每一個點為原點，尋找到關鍵值與其詞典排序關鍵值相等的體素結構，重新計算MarchingCubes算法得到的結果，以此更新表面情況；

步驟S07：通過鼠標進行筆畫交互完成一次完整的拉伸/按壓操作，拖動影響區域移動來控制形變，將一次拖動離散化為多次影響區域的位移；

步驟S08：重復上述步驟，實現一次完成筆畫交互實時形變最終效果。

2.根據權利要求1所述的一種基于筆畫交互的實時3D黏土建模方法，其特征在于，所述步驟S06中，影響區域將空間中的采樣點分為三類；所述三類分別為外部點、相關點和內部點；

所述外部點為處于空間時間坐標系中，外部點不屬于影響工具區域內部，也不和影響區域內的點集相鄰的采樣點；

所述相關點不屬于工具的影響區域內部，且與工具影響區域內部的點結構相鄰的點；

所述內部點為存在于工具影響區域內部的點集合。

3.根據權利要求1所述的一種基于筆畫交互的實時3D黏土建模方法，其特征在于，所述步驟S061中，勢值改變通過將影響區域設為球體，以球體的球心為原點，距離球心的距離設為參數，建立經典Wyvill隱式函數作為影響區域內部的各向同性連續場。

4.根據權利要求1所述的一種基于筆畫交互的實時3D黏土建模方法，其特征在于，所述步驟S07中，若選擇拉伸模型的形變操作時，將影響區域內的勢場加到空間中的勢場而使點結構勢值改變；若選擇按壓模型的形變操作時，將空間中的勢場減去影響區域內的勢場而使點結構勢值改變。