[發明專利]一種基于多視幾何概念設計的三維建模方法

有效

• 申請號: 202110614132.3
• 申請日: 2021-06-02
• 公開（公告）號: CN113343326B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 趙秀艷;張開興
• 申請（專利權）人: 山東農業大學
• 主分類號: G06F30/12
• 分類號: G06F30/12;G06F30/13;G06F30/20;G06T11/20;G06T17/10
• 代理公司: 泰安市誠岳專利代理事務所(特殊普通合伙) 37267
• 代理人: 邱強

一種基于多視幾何概念設計的三維建模方法，包括如下步驟：構建多視幾何場景；在多視幾何場景中手繪二維草圖：識別二維草圖，獲得圖像空間的草圖元素；基于多視幾何場景將草圖元素映射到三維空間，形成相應的三維建模元素；以三維建模元素為輸入，完成基本體素及復雜三維模型的構建；將生成的三維模型融入到多視幾何場景；重復上述步驟，并為多視幾何場景添加新圖像，本方案將人腦海中的概念設計場景抽象成一個多視幾何場景，在多視幾何場景中構建三維模型就轉化為在一幅幅圖像上繪制草圖的過程，這與設計師的思維習慣更加吻合，可以提高設計的效率，為概念設計階段的三維建模提供方便、高效的支持手段。

技術背景

本發明涉及圖像建模技術領域，尤其涉及一種基于多視幾何概念設計的三維建模方法。

背景技術

目前，隨著經濟的全球化和市場競爭的日益激烈，產品的創新設計能力日漸成為企業生存的關鍵。由于不確定因素多、自由度大、創造力要求高，概念設計已經成為創新設計的核心階段，先進的概念設計方法對提升企業的核心競爭力和占據市場先機等具有重要的應用價值。不僅如此，在計算機影視動畫、建筑學、城市規劃等領域，先進的概念設計方法和手段也有著非常廣闊的應用前景。

圖像是最接近人類思維和推理方式的模型表示方法，在概念設計階段，設計師腦海中往往先生成一個由多幅圖像構成的場景，設計師心目中的產品往往以圖像的形式融合到場景中的圖像之中，概念設計過程中的三維建模可以看作一個設計師將其腦海中產品對象雛形的圖像在圖紙或計算機屏幕上重現的過程。在圖紙上通過手繪草圖的方式進行概念設計符合人類思維習慣，是目前最為常用的概念設計方式。

CAD系統是一個精確的幾何建模系統，要求用戶輸入準確的位置、尺寸和約束關系并按照一定的規則生成三維模型。然而在概念設計階段，設計師更關心產品的功能形態和結構，很難給出準確的位置、尺寸和約束，因此現在的CAD系統并不適用于概念設計階段，而是更加適用于在擬定了產品概念設計方案之后進行的幾何設計。

解決設計師在概念形狀設計時期信息殘缺的情況下，對概念形狀的描述、表達和操作，以及如何按設計師的設計習慣實現幾何圖形的快速輸入和計算機草圖識別，使設計師可以集中精力關注產品設計本身，而不用關心三維建模過程。這些技術與當今概念設計的最新發展趨勢密切吻合。

發明內容

本發明的目的就是要提供一種符合人腦思維習慣的概念設計方式，一種基于多視幾何概念設計的三維建模方法。

為實現上述發明目的，本發明所采取的技術方案為：

一種基于多視幾何概念設計的三維建模方法，將概念設計場景轉化成多視幾何場景，在多視幾何場景中構建三維模型，包括如下步驟：

（1）構建多視幾何場景；

（2）在多視幾何場景中手繪二維草圖：

在支持多點觸控的交互式屏幕上，設計師直接在構建好的多視幾何場景上根據腦海中的產品模型繪制草圖；

（3）識別二維草圖，獲得圖像空間的草圖元素；

所述的草圖元素是在多視幾何場景中的某一幅圖像上定義的，為二維圖像坐標下的草圖元素，本案中草圖元素包括繪制模型的截面線，給截面線增加第三維坐標，將其看作一個三維截面線；然后旋轉三維截面線至某一角度，投影三維截面線形成多視幾何場景中的第二幅圖像，在第二幅圖像上繪制一個拉伸向量。

（4）基于多視幾何場景將草圖元素映射到三維空間，形成相應的三維建模元素；

（5）以三維建模元素為輸入，完成基本體素及復雜三維模型的構建；

（6）將生成的三維模型融入到多視幾何場景；

（7）重復上述步驟（2)-(6)，并為多視幾何場景添加新圖像。