[發明專利]一種基于計算機幾何偏移算法的3D模型放樣方法

有效

• 申請號: 202110588305.9
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113192158B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 劉夢祈;趙巖
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G06T11/20
• 分類號: G06T11/20
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種基于計算機幾何偏移算法的3D模型放樣方法，包括以下步驟：(1)根據硬件設備輸入/與其他軟件交互，獲得一條頂點數為M的橫截面折線和一條待偏移折線；(2)根據橫截面折線和待偏移折線第一個頂點獲得長度等于頂點數M的初始偏移量向量組；(3)采用偏移算法，分別獲得橫截面折線中M頂點所對應M條偏移折線，M條偏移折線構成了折線組；(4)采用偏移折線和待偏移折線生成三角形面片數據；(5)采用三角形面片數據進行網格，生成3D模型。本發明克服輸入折線外擴操作所形成的重疊問題，而且減少計算量；本發明不僅僅可以用于生成放樣網格，還可以作為任何網格生成計算方案，使生成的3D網格或2D網格更加優秀。

技術領域

本發明涉及計算機圖形學領域、3D建模和游戲動畫領域，尤其涉及一種基于計算機幾何偏移算法的3D模型放樣方法。

背景技術

常見的動畫生成方式有蒙皮動畫和放樣技術兩種方式。

蒙皮動畫中的兩個核心數據是骨骼和模型。骨骼數據描述了父子關系，以便于后續進行姿態的定格以及動畫的制作；模型數據描述了一個希望驅動它的一個靜態的物體。美工將會在模型數據中調配好一切，包括模型所描述的物體形象、驅動模型的骨骼數量和驅動的效果的描述。動畫軟件則是生成此模型骨骼的位置序列，并對其插值，得到連貫的骨骼動畫。骨骼動畫在每一時刻將使用骨骼綁定和形變權重數據對靜態物體的姿態進行調整，以最終生成動畫。在游戲引擎中，技術亦是如此。

放樣技術是使用一條路徑數據加上一個橫截面數據，來生成3D模型的一項建模技術。簡單來說，放樣技術生成的模型效果是將橫截面沿著路徑平移，在三維空間中劃過的立體空間的外輪廓。放樣技術具體的建模技術是，先將路徑曲線和橫截面曲線環進行一定的細分，生成一條折線和折線環。然后通過折線信息，將折線環進行空間變換，以描述出沿著路徑移動的折線環的位置。至此數據已經搭建完畢，后面步驟是生成用于渲染的網格模型。具體的實現方式是將這些相鄰的折線環兩兩操作，生成中間部分的網格。至于截面封口處的網格，則是對頭尾部分的折線環進行三角剖分即可，具體的三角剖分方法如割耳法，Deluanay三角剖分法。

現有的放樣技術和蒙皮動畫都有一個缺點，就是無論是用路徑生成網格還是用骨骼驅動網格，它們無法對折角處面片進行任何的優化處理。對于沒有優化處理的實際表現就是：在放樣時，若橫截面過大，曲線在折角處將會產生穿?，F象；3D蒙皮對象在骨骼關節彎曲到一定程度后會出現穿?，F象。對此優化處理的代價往往很大。對于靜態的情況，則是交托給美工處理；對于動態生成的情況，要么是不做處理，要么是更換方案。

發明內容

發明目的：本發明旨在提供一種基于計算機幾何偏移算法的3D模型放樣方法，解決穿模現象和折線外擴操作中存在的重疊問題。

技術方案：本發明所述的基于計算機幾何偏移算法的3D模型放樣方法，包括以下步驟：

(1)根據硬件設備輸入/與其他軟件交互，獲得一條頂點數為M的橫截面折線和一條待偏移折線；

(2)根據橫截面折線和待偏移折線的第一個頂點獲得長度等于頂點數M的初始偏移量向量組；

(3)采用偏移算法，分別獲得橫截面折線中M個頂點所對應的M條偏移折線，M條偏移折線構成折線組；

(4)采用偏移折線和待偏移折線生成三角形面片數據；

(5)采用三角形面片數據生成3D模型網格。

進一步，步驟(3)中的偏移算法包括以下步驟：

(31)剔除并記錄待偏移折線中構成平行線的頂點；

(32)依次獲得橫截面折線第k個頂點對應的待偏移折線中不構成平行線頂點的偏移結果，k＝1、2、3┄M；

(33)根據步驟(31)的記錄恢復被剔除的頂點；