[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

本發明公開了一種基于筆畫交互的實時3D黏土建模方法，涉及3D建模領域。本發明包括以下：S01、對空間進行等間距逐點采樣并記錄各個采樣點；S02、根據采樣點生成空間內所有的體素以及邊元素；S03、對元素的坐標按詞典順序排序并存儲至平衡二叉搜索樹；S04、構建空間的數據結構并生成模型網格；S05、劃定空間中的影響區域以及設定區域內勢函數的增減；S06、影響區域將空間中的采樣點進行分類；S07、將一次拖動離散化為多次影響區域的位移；S08、重復上述步驟，實現筆畫交互實時形變。本發明通過采用隱式建模手段來實現模型的構建和存儲，利用設置空間勢場得到需求的等值面來生成模型表面，不用考慮表面的拓撲性，輕松完成材料之間的接觸和融合。

技術領域

本發明屬于3D建模領域，特別是涉及一種基于筆畫交互的實時3D黏土建模方法。

背景技術

設計自古以來就是人類文明中重要的一環，人類所發明創造的每一個物品，大到飛機高鐵，小到牙刷手機，在投入生產之前都離不開先進行設計。而隨著現代社會的發展，使用計算機的數字3D模型設計開始逐漸成為了人類工作生活中不可或缺的一部分。從建筑領域中的房屋造型設計，電影領域的CG制作，到游戲領域的虛擬角色造型設計和各種物品道具模型的構建，一個優秀的數字建模手段在其中都發揮了舉足輕重的作用。在現在的數字建模領域中，大多數交互式建模手段都是通過采用沿軸擠壓移動表面以達到生成體積的效果，比如非常著名的Swirling-sweeper保體積算法，這種一對一的變形方式被源表面和目標表面所定義，除此之外還有非結構化網格生成方法等等。

然而這里提到的很多通過移動表面的建模方式，大多無法改變模型的幾何與拓撲結構，因此在處理模型表面面片相交也即兩塊模型融合的問題時會比較困難，也很難完成例如在模型中心打洞等操作。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于筆畫交互的實時3D黏土建模方法，通過采用隱式建模手段來實現模型的構建和存儲，利用設置空間勢場得到需求的等值面來生成模型表面，接著根據不同的變形需求決定形變工具的在空間中的影響區域，改變區域內的勢場達到形變效果，解決了現有的通過移動表面的建模無法改變模型的幾何與拓撲結構以及無法完成在模型中心打洞的問題。

為解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明為一種基于筆畫交互的實時3D黏土建模方法，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；