一种基于对称结构的三维花朵建模方法

摘要

一种基于对称结构的三维花朵建模方法，包括：1)根据输入的单幅花朵图像,用户交互式地描绘花朵每个花瓣的两条边缘曲线,对花朵边缘曲线的顶部顶点和底部顶点进行最小二乘圆锥拟合,利用拟合得到的圆锥计算花朵各花瓣的对称面；2)根据不同种类花朵所固有的对称特性和各个花瓣的对称面信息,计算花瓣两条边缘曲线上所有采样点的深度,得到其三维构造曲线；3)对于层次结构较明显的花朵,在拟合圆锥时利用花瓣的逐层处理方式并分别计算花瓣边缘曲线的采样点深度信息；4)构建出各个花瓣的三维模型,进而重建生成整个花朵的三维模型；最后根据输入的单幅图像纹理信息合成花朵的表面纹理,得到具有较强真实感的花朵模型。

主权项

一种基于对称结构的三维花朵建模方法，包括以下步骤：步骤1)根据输入的单幅二维图像，在图像画板上以交互方式手工描绘出花朵每个花瓣的两条边缘曲线；并自动捕捉手绘边缘曲线上的点，插值生成相应的二次B样条曲线，根据指定的每条边缘曲线应包含的采样点数对得到的二次B样条曲线进行均匀采样离散化；步骤2)利用对称性计算花朵每个花瓣的两条手绘边缘曲线上每对采样点的深度信息：利用花朵特有的对称结构，把花瓣的两条手绘边缘曲线看作其三维构造曲线的投影线，将整个花朵拟合到一个圆锥体上，并通过拟合圆锥确定花朵上每个花瓣的对称面；通过遍历每个花瓣上的两条手绘边缘曲线，利用计算得到的花瓣对称面信息，计算出花瓣两条构造曲线的深度信息；步骤3)对于具有多层花瓣的花朵,在拟合圆锥时利用花瓣的逐层处理方式进行处理并分别计算花瓣边缘曲线的采样点深度信息；本发明仅考虑两层花瓣的花朵建模，首先按顺序手工描绘出第一层上的所有花瓣，然后描绘第二层上的所有花瓣；设第一层花瓣数目为m，算法将前m个花瓣单独保存并作为单个花朵进行圆锥拟合处理和深度计算；接着处理第二层花瓣，设其花瓣数目为n，算法将后n个花瓣单独保存并进行与前m个花瓣类似的处理；步骤4)在计算得到每个花瓣两条边缘曲线的深度后,为了达到更好的三维建模效果，规定花朵三维模型上每个顶点处的深度值均大于零；在完成每个花瓣的处理后，通过离散化处理构建出每个花瓣的三维网格模型，最终得到整个花朵的三维模型，并利用输入图像纹理信息为生成的花朵模型进行纹理合成生成真实感很强的三维花朵模型。