三维模型拓扑方法、电子设备、存储介质及计算机程序产品与流程

本技术涉及计算机图形学，尤其涉及一种三维模型拓扑方法、电子设备、存储介质及计算机程序产品。

背景技术：

1、三维模型拓扑处理的核心是修正与优化三维网格，旨在将从扫描或ai生成的原始、复杂或有缺陷的模型，转化为结构清晰、性能高效、适用于专业领域的规范化模型。经过拓扑处理，特别是重构为四边形网格后，模型在动画、独立访客（unique visitor，uv）展开、平滑细分和编辑等方面性能更优，是其进入游戏、影视、虚拟现实（virtual reality，vr）/增强现实（augmented reality，ar）等专业应用流程的必要前提。

2、相关技术中，三维模型拓扑处理技术可以采用人工和自动化方式实现。基于拓扑骨架或骨架线的三维模型自动拓扑方法，是通过提取模型在拓扑意义上的“核心”——骨架或骨架线，来引导三维模型的拓扑重构。基于拓扑骨架或骨架线的三维模型自动拓扑方法，能有效保留原始模型的拓扑信息，并且能处理具有复杂拓扑（如多孔、多分支）的模型。通过将三维问题降维处理，能够简化算法复杂度，并有望生成结构化的、适合多种应用的网格。但是，骨架提取易受噪声干扰且对复杂几何特征适应性不足，可能导致拓扑重构失真或分支断裂。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种三维模型拓扑方法、电子设备、存储介质及计算机程序产品。

2、本技术的技术方案是这样实现的：

3、本技术实施例提供了一种三维模型拓扑方法，包括：

4、识别三维模型中的关键拓扑元素；

5、基于所述关键拓扑元素的拓扑不变规则，对所述三维模型进行简化处理得到粗粒度模型；

6、基于所述粗粒度模型的几何特性和针对所述关键拓扑元素的约束规则，对所述粗粒度模型进行迭代细分处理，得到目标三维模型。

7、上述方案中，所述关键拓扑元素包括以下中的一个或多个：边界环、相互连接的基础元素、几何锐利边和几何锐利点；所述识别三维模型中的关键拓扑元素，包括：

8、获取所述三维模型的拓扑结构层；其中，所述拓扑结构层包括：所述三维模型中的基础元素信息和基础元素之间的拓扑关系；

9、基于所述拓扑结构层识别所述三维模型中的所述关键拓扑元素，并在所述三维模型中对所述关键拓扑元素进行标记。

10、上述方案中，所述基于所述粗粒度模型的几何特性和针对所述关键拓扑元素的约束规则，对所述粗粒度模型进行迭代细分处理，得到目标三维模型，包括：

11、以所述关键拓扑元素为边界，对所述粗粒度模型表面进行局部区域的划分，得到待细分模型；

12、基于所述待细分模型中每一所述局部区域的几何特性，对所述待细分模型中的第一目标局部区域进行局部区域的第一次细分处理，得到第一细分模型；其中，所述第一细分模型中的所述第一目标局部区域的局部连通性不变，针对所述第一目标局部区域细分插入的新顶点位于所述三维模型对应的原始拓扑约束线上；

13、基于所述第一细分模型中每一所述局部区域的几何特性，对所述第一细分模型中的第二目标局部区域进行局部区域的第二次细分处理得到第二细分模型，直至达到预定细分条件时停止，得到所述目标三维模型。

14、上述方案中，所述基于所述待细分模型中每一所述局部区域的几何特性，对所述待细分模型中的第一目标局部区域进行局部区域的第一次细分处理，得到第一细分模型，包括：

15、基于所述待细分模型中每一所述局部区域的所述几何特性，确定分辨率条件不达标的所述第一目标局部区域；

16、对所述第一目标局部区域进行第一次细分处理，确定多个初始顶点；

17、基于所述初始顶点在所述三维模型中应的最近点，或者所述初始顶点在所述三维模型中对应点的几何特性，对所述初始顶点进行调整，得到所述第一细分模型。

18、上述方案中，所述基于所述初始顶点在所述三维模型中应的最近点，或者所述初始顶点在所述三维模型中对应点的几何特性，对所述初始顶点进行调整，包括以下中的任意一个：

19、将所述初始顶点投影在所述三维模型中确定所述最近点，并基于所述最近点的位置信息调整所述初始顶点；

20、在所述三维模型中确定所述初始顶点的对应点，并基于所述对应点的法线向量和位移因子的乘积，调整所述初始顶点；其中，所述位移因子是基于所述对应点的局部曲率，以及所述初始顶点和所述对应点之间的几何误差确定的。

21、上述方案中，所述对所述三维模型进行简化处理得到粗粒度模型，包括：

22、基于所述三维模型中每一边元素的坍缩代价，在所述三维模型中确定第一目标边元素；其中，所述第一目标边元素不属于所述关键拓扑元素；

23、对所述三维模型中的所述第一目标边元素进行第一次坍缩简化处理，得到第一粗分模型；

24、基于所述第一粗分模型中每一边元素的坍缩代价对第二目标边元素进行第二次坍缩简化处理，得到第二粗分模型，直至达到预设简化条件时停止，得到所述粗粒度模型。

25、上述方案中，所述方法还包括：

26、获取针对所述三维模型简化处理过程中各个模型之间的第一拓扑同胚映射关系，以及获取针对所述粗粒度模型细分处理过程中各个模型之间的第二拓扑同胚映射关系；

27、基于所述第一拓扑同胚映射关系和所述第二拓扑同胚映射关系进行拓扑一致性验证。

28、本技术实施例还提供了一种三维模型拓扑装置，包括：

29、识别单元，用于识别三维模型中的关键拓扑元素；

30、简化单元，用于基于所述关键拓扑元素的拓扑不变规则，对所述三维模型进行简化处理得到粗粒度模型；

31、细分单元，用于基于所述粗粒度模型的几何特性和针对所述关键拓扑元素的约束规则，对所述粗粒度模型进行迭代细分处理，得到目标三维模型。

32、本技术实施例还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在处理器和通信接口上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法中的步骤。

33、本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法中的步骤。

34、本技术实施例还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现上述方法中的步骤。

35、在本实施例中，识别三维模型中的关键拓扑元素；基于所述关键拓扑元素的拓扑不变规则，对所述三维模型进行简化处理得到粗粒度模型；在本实施例中，基于所述粗粒度模型的几何特性和针对所述关键拓扑元素的约束规则，对所述粗粒度模型进行迭代细分处理，得到目标三维模型。这样，因为识别出关键拓扑元素在简化和细分过程中都保证了关键拓扑元素的拓扑约束，相对于相关技术提高了模型对复杂几何特征的适应性。并在每次细分过程中都根据模型的几何特性进行细分，保证了新顶点位置的精确放置，从而可以使得生成的目标三维模型可以更精细、更自适应的恢复三维模型的几何细节，相对于相关技术提高了模型对复杂几何特征的适应性，进而避免了针对三维模型的拓扑导致拓扑重构失真或分支断裂的问题。