[發明專利]布料仿真驅動的3D模型構建方法、系統、介質及設備

在審

• 申請號: 202211336070.5
• 申請日: 2022-10-28
• 公開（公告）號: CN115618628A
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 呂琳;星宇;屠長河
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/10;G06T17/00;G06F113/12
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本發明屬于三維建模技術領域，提供了一種布料仿真驅動的3D模型構建方法、系統、介質及設備。其中，該方法包括以布料作為模型的基礎來反映力場和模型的共同作用；基于布料、力場及模型的初始參數，使用布料仿真求解器進行布料仿真，得到一系列布料模型序列；基于預設初篩原則對布料模型序列進行初步篩選；從初步篩選出的布料模型中確定出符合預設要求的布料模型；將符合預設要求的布料模型進行平滑及穩定性優化，得到優化后的布料模型并將其轉換為有體積的實體模型，以用于3D打印。

技術領域

本發明屬于三維建模技術領域，尤其涉及一種布料仿真驅動的3D模型構建方法、系統、介質及設備。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

目前三維模型的獲取主要有兩種方法：逆向工程和正向設計。逆向工程是通過掃描物體，然后進行三維重建，將物體轉為數字模型，這一類模型缺乏結構信息，難以復用。而正向設計是使用計算機輔助設計三維建模軟件進行建模，這是目前使用最多的建模方法。但是，發明人發現，用戶通過此方法建模，必須要掌握多種三維建模軟件的使用，對于復雜的三維模型來說，通過操作基礎幾何模型進行構建，操作過程復雜且耗費大量時間。

發明內容

為了解決上述背景技術中存在的技術問題，本發明提供一種布料仿真驅動的3D模型構建方法、系統、介質及設備，其操作簡單且耗時少。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明的第一個方面提供一種布料仿真驅動的3D模型構建方法。

一種布料仿真驅動的3D模型構建方法，其包括：

基于布料、力場及模型的初始參數，使用布料仿真求解器進行布料仿真，得到一系列布料模型序列；其中，布料作為模型的基礎來反映力場和模型的共同作用；

基于預設初篩原則對布料模型序列進行初步篩選；其中，初篩原則包括保留模型序列中特征明顯的布料模型及保留模型序列中相似度小于預設相似度閾值的布料模型；所述特征明顯的布料模型為模型評價函數圖像上極大值點所對應的布料模型；

從初步篩選出的布料模型中確定出符合預設要求的布料模型；

將符合預設要求的布料模型進行平滑及穩定性優化，得到優化后的布料模型并將其轉換為有體積的實體模型，以用于3D打印。

作為一種實施方式，所述模型評價函數圖像為布料模型的體積得分和曲率得分的綜合得分函數曲線圖；其中，布料模型的曲率得分為模型上每個點的高斯曲率之和；在各個布料模型的所有軸對齊包圍盒中，取體積最小的那個，作為混合包圍盒的體積并作為相應布料模型的體積得分。

作為一種實施方式，布料采用彈簧-質點模型。

作為一種實施方式，使用布料仿真求解器進行布料仿真的過程中，使用Blender仿真求解器令布料模型進行仿真，每隔設定時間輸出一次布料模型。

作為一種實施方式，采用拉普拉斯平滑處理將符合預設要求的布料模型進行平滑優化的過程中。

作為一種實施方式，將優化后的布料模型轉換為有體積的實體模型的過程為：

將布料模型的曲面特征沿某方向偏移設定距離來創建一個新的曲面，偏移的距離為曲面增厚的厚度，新的曲面就是偏距曲面，然后將兩曲面連接生成有體積的實體模型。

本發明的第二個方面提供一種布料仿真驅動的3D模型構建系統。

一種布料仿真驅動的3D模型構建系統，其包括：

布料模型序列獲取模塊，其用于基于布料、力場及模型的初始參數，使用布料仿真求解器進行布料仿真，得到一系列布料模型序列；其中，布料作為模型的基礎來反映力場和模型的共同作用；