一种基于参数曲面3D建模方法和装置与流程

一种基于参数曲面3d建模方法和装置
技术领域
1.本发明涉及计算机视觉技术领域，尤其是涉及一种基于参数曲面3d建模方法和装置。


背景技术：

2.随着科学技术的不断进步，计算机在建模领域的运用越来越广泛。3d技术的发展普及，3d模型的需求也越来越大，因此大量的3d建模别越来越多的人所使用到。然而在大型场景的制作过程中，需要大批具有差异的模型，进行建模的工作通常需要耗费大量人力，效率低，同时大批模型数据需要占用流量资源。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于参数曲面3d建模方法和装置，快速有效对3d模型进行自动化生成，同时保证模型的准确度与差异性。
4.第一方面，本技术提供了一种基于参数曲面的3d建模方法，该方法包括：读取预设模型的顶点信息，获取所述预设模型整体区域的高度数据；设置曲面参数，确定参数曲面方程，通过所述参数曲面方程计算选定的固定区域中的顶点的坐标位置，所述选定的固定区域属于所述整体区域的一部分；根据所述曲面参数方程获取所述选定的固定区域的基准高度，将处理后的所述每个固定区域拼接合成大型场景模型。
5.一种可能的实施方式中，建模方法还包括步骤：对所述固定区域中的顶点的坐标位置的高度进行调整。所述预设模型的顶点通过正弦函数起伏的曲面调整，并计算出对应位置受曲线参数影响的高度偏移值并调整原高度信息。或计算所述曲面方程的导数，对所述固定区域中的顶点法线进行调整。
6.一种可能的实施方式中，所述将处理后的所述每个固定区域拼接合成大型场景模型具体包括:对处理后的所述每个固定区域的边缘顶点进行合并以拼接合成大型场景模型。
7.一种可能的实施方式中，所述预设模型的顶点分布于长方形区域，对称边缘顶点数量一致，所述预设模型的顶点在顶视图下均匀分布。
8.第二方面，本技术实施例还提供了一种基于参数曲面的3d建模装置，该建模装置包括：
9.获取单元，用于读取预设模型的顶点信息，获取所述预设模型整体区域的高度数据；
10.计算单元，用于设置曲面参数，确定参数曲面方程，对选定的固定区域中的顶点的坐标位置通过所述参数曲面方程计算，所述选定的固定区域属于所述整体区域的一部分；
11.合成单元，用于根据所述曲面参数方程获取所述选定的固定区域的基准高度，将处理后的所述每个固定区域拼接合成大型场景模型。
12.一种可能的实施方式中，该建模装置还包括：
13.调整单元，用于对所述固定区域中的顶点的坐标位置的高度进行调整。所述调整单元通过正弦函数起伏的曲面调整，并计算出对应位置受曲线参数影响的高度偏移值并调整原高度信息。或所述调整单元计算所述曲面方程的导数，对所述固定区域中的顶点法线进行调整。
14.一种可能的实施方式中，所述合成单元对处理后的所述每个固定区域的边缘顶点进行合并以拼接合成大型场景模型。
15.一种可能的实施方式中，所述预设模型的顶点分布于长方形区域，对称边缘顶点数量一致，所述预设模型的顶点在顶视图下均匀分布。
16.第三方面，本技术还提供了一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；存储器，所述存储器上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时，实现第一方面任一项所述的方法。
17.第四方面，本技术还提供了一种计算机可读程序介质，其存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被计算机执行时，使计算机执行第一方面任一项所述的方法。
18.本技术提供的基于参数曲面的3d建模方法和装置能够使3d建模过程自动化，快速生成3d模型数据，提高建模效率。
19.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。
附图说明
20.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并于说明书一起用于解释本发明的原理。
21.图1是本技术一示例性实施例提供的一种基于参数曲面3d建模方法的流程图；
22.图2是本技术一示例性实施例提供的一种3d建模装置的示意图；
23.图3是本技术一示例性实施例提供的一种3d建模装置的示意图；
24.图4是本技术一示例性实施例提供的一种3d建模电子设备的示意图；
25.图5是是本技术一示例性实施例示出的一种计算机可读程序介质示意图。
具体实施方式
26.这里将详细地对示例性实施例执行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
27.此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。附图所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。
28.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所描述的装置和方法，可以通过其它的连续性曲面实现。以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个曲面方程在满足连续性的要求下可以结合使用，以生成更加复杂的大型场景模型。
29.图1所示是本发明实施例提供的一种参数曲面3d建模方法流程图。在进行该流程之前需要先建立预设模型，用于控制最终生成模型的细节表现，预设模型需要满足以下条件：模型顶点在顶视图下分布于长方形区域，对称边缘顶点数量一致，除此之外还可以进一步要求模型内的顶点在顶视图下均匀分布。然后进行如下的步骤处理：
30.步骤101：读取预设模型的顶点信息，获取所述预设模型整体区域的高度数据。
31.步骤102：设置曲面参数，确定参数曲面方程，通过所述参数曲面方程计算选定的固定区域中的顶点的坐标位置，所述选定的固定区域属于所述整体区域的一部分。
32.步骤103：根据所述曲面参数方程获取所述选定的固定区域的基准高度，将处理后的所述每个固定区域拼接合成大型场景模型。
33.在步骤101之后，可以进一步判断预设模型是否完全符合参数区域，如果预设模型完全符合参数区域，则直接转入步骤102。如果参数区域小于预设模型区域，则对预设模型数据进行预处理，根据预设参数获取固定区域的顶点信息，例如截取预设模型中对应参数6x8单位区域的顶点，并删除不在此区域内的顶点索引信息。判定固定区域边缘顶点的高度信息，是否满足相邻区域拼接的连续性要求，若不满足，则对区域内对称边缘顶点进行规范化处理，例如通过对称边缘点的高度取平均值。
34.通过设置曲面参数，确定参数曲面方程，将固定区域中的顶点空间坐标位置信息通过方程计算，对顶点高度进行重新调整。例如，最简单的处理方式为用正弦函数起伏的曲面处理预设模型顶点，计算出对应位置受曲线参数影响的高度偏移值，对原高度信息进行调整。
35.为保证最终生成模型的连续性，通过参数设置生成的曲面方程应当满足c1连续，通过对曲面方程计算导数，带入顶点位置信息，计算出顶点法向量所需的偏转，对顶点法线进行调整，保证光照信息的准确度。
36.需要说明的是，按照实际需求还可能需要判定固定区域边缘顶点的高度信息是否满足相邻区域拼接的连续性要求，如果不满足，则对区域内对称边缘顶点信息进行处理。如果不满足，则返回步骤102继续对预设模型数据处理，并获取固定区域内的顶点信息。例如通过对称边缘点的高度去平均值。
37.根据参数区域设置，对经以上步骤处理的多个区域拼接合成，可选的，对边缘顶点进行合并，生成目标模型。
38.本实施例中，通过曲面方程对小区域的预设模型进行处理，可生成大量不同的区域模型，再经过拼接合成，实现大型3d模型的快速生成。可应用于提高大型场景建模效率。
39.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所描述的系统和方法，可以通过其它的连续性曲面实现。以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个曲面方程在满足连续性的要求下可以结合使用，以生成更加复杂的大型场景模型。
40.图2是根据一示例性实施例示出的一种3d建模装置的示意图。如图2所示，该装置包括：
41.获取单元201，用于读取预设模型的顶点信息，获取所述预设模型整体区域的高度数据。
42.计算单元202，用于设置曲面参数，确定参数曲面方程，对选定的固定区域中的顶
点的坐标位置通过所述参数曲面方程计算，所述选定的固定区域属于所述整体区域的一部分。
43.合成单元203，用于根据所述曲面参数方程获取所述选定的固定区域的基准高度，将处理后的所述每个固定区域拼接合成大型场景模型。
44.合成单元203对处理后的所述每个固定区域的边缘顶点进行合并以拼接合成大型场景模型。
45.优选地，预设模型的顶点分布于长方形区域，对称边缘顶点数量一致，预设模型的顶点在顶视图下均匀分布。
46.如图3所示，一种实施方式中，该建模装置还包括：
47.调整单元204，用于对所述固定区域中的顶点的坐标位置的高度进行调整。调整单元通过正弦函数起伏的曲面调整，并计算出对应位置受曲线参数影响的高度偏移值并调整原高度信息。还一种方式是调整单元204计算所述曲面方程的导数，对所述固定区域中的顶点法线进行调整。
48.根据本技术公开的另一个方面，还提供了一种能够实现上述方法的电子设备。
49.所属技术领域的技术人员能够理解，本发明的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本发明的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。
50.下面参照图4来描述根据本发明的这种实施方式的电子设备300。图3显示的电子设备300仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
51.如图4所示，电子设备300以通用计算设备的形式表现。电子设备300的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理单元310、上述至少一个存储单元320、连接不同系统组件(包括存储单元320和处理单元310)的总线330。
52.其中，所述存储单元存储有程序代码，所述程序代码可以被所述处理单元310执行，使得所述处理单元310执行本说明书上述“实施例方法”部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。存储单元320可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(ram)321和/或高速缓存存储单元322，还可以进一步包括只读存储单元(rom)323。
53.存储单元320还可以包括具有一组(至少一个)程序模块325的程序实用工具324，这样的程序模块325包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
54.总线330可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
55.电子设备300也可以与一个或多个外部设备400(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备300交互的设备通信，和/或与使得该电子设备300能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口350进行。并且，电子设备300还可以通过网络适配器360与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，
例如因特网)通信。如图所示，网络适配器360通过总线330与电子设备300的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备300使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、rai d系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
56.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本技术公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是cd
‑
rom，u盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、终端装置、或者网络设备等)执行根据本技术公开实施方式的方法。
57.根据本技术公开的方案，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有能够实现本说明书上述方法的程序产品。在一些可能的实施方式中，本发明的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在终端设备上运行时，所述程序代码用于使所述终端设备执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。
58.参考图5所示，描述了根据本发明的实施方式的用于实现上述方法的程序产品400，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(cd
‑
rom)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本发明的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
59.所述程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd
‑
rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
60.计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
61.可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
62.可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、c 等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(lan)或广域网
(wan)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
63.此外，上述附图仅是根据本发明示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。
64.综上所述，本技术实施例中提供的3d建模时能够使3d建模过程自动化，快速生成3d模型数据，不仅可应用于提高建模效率，并且可用于模型数据的参数化，便于网络传输。
65.以上所述的仅是本技术的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内。