一种基于模型数据库的快速3D车身造型方法

摘要

本发明提供了一种模型基于数据库的快速3D车身造型方法，属于汽车造型设计领域。一种由汽车图片智能提取出汽车特征线，进行一致参数化处理后由二维曲线生成三维汽车模型，并生成三维车身曲面模型。其中包括以下环节：图片输入，提取特征线，生成车身三维曲线，生成车身三维曲面，渲染车身三维曲面，最后以不同格式输出。本发明的有益效果是：能够将车身二维图片快速实现汽车的三维建模，并且可以由二维驱动三维变形，从而帮助设计师提高设计表达质量，提高设计过程中二维数据向三维数据转换的速度，实现快速车身造型。

主权项

一种基于模型数据库的快速3D车身造型方法，其特征在于，步骤如下：(1)定义特征线模板：按照车身结构特征对不同车型定义二维车身主视图、后视图、右视图和俯视图的特征线模板，构成特征线模板的特征线是由4个控制点生成的三次贝塞尔曲线，表示了汽车的结构特征线、过渡特征线和附加特征线；针对不同的车型，特征线模板的特征线的数量相同，并且其形状拓扑一致；其中：主视图共有42条特征线，包括27条结构特征线、1条过渡特征线和14条附加特征线，结构特征线：轮廓线、前车轮外侧线、地面线、前挡风玻璃、发动机盖、前翼子板、进风口和中间分界线，过渡特征线：发动机罩盖折线，附加特征线：前车灯、雾灯及进气格栅群、前车标和前车牌；后视图共有40条特征线，包括25条结构特征线、1条过渡特征线和14条附加特征线，结构特征线：轮廓线、后车轮外侧线、地面线、后挡风玻璃、行李箱盖、保险杠和中间分界线，过渡特征线：行李箱盖折线，附加特征线：后车灯、排气管、后车标和后车牌；右视图共有97条特征线，包括60条结构特征线、13条过渡特征线和24条附加特征线，结构特征线：轮廓线、前车轮线、前轮毂线、后车轮线、后轮毂线、地面线、前车门线、后车门线、前车窗、后车窗和后小窗，过渡特征线：腰线、裙线、行李箱盖折线、顶围与侧围过渡线、前轮罩弧线和后轮罩弧线，附加特征线：前车灯、雾灯及进气格栅群、前翼子板、前车门把手和后车门把手；俯视图共有59条特征线，包括52条结构特征线和7条过渡特征线，结构特征线：轮廓线、进风口、发动机罩盖、前挡风玻璃、车顶、后挡风玻璃、行李箱盖、前车窗、后车窗、后小窗、前车门、后车门和中间线，过渡特征线：腰线、行李箱折线、发动机罩盖折线和行李箱盖折线；(2)特征线模型速配：将实际二维车身主视图、后视图、右视图和俯视图的图像与步骤(1)得到的特征线模板进行速配，根据实际二维车身的具体结构，将其与特征线模板对应，即得到相应的特征线模型；匹配步骤：首先利用图像分割方法提取实际二维车身主视图、后视图、右视图和俯视图的图像，再利用特征提取算子提取实际二维车身的特征线，然后将实际二维车身的特征线与所属车型的特征线模板进行匹配；(3)建立数据库：将步骤(2)得到的实际二维车身图像与对应特征线模型进行匹配注册，并建立模型数据库；实际二维车身图像数据源包括实际二维车身的主视图、后视图、右视图和俯视图的图片，对应特征线模型数据源为各种车型的主视图、后视图、右视图和俯视图相匹配的特征线模型，并根据车身所属的类别分别建立对应的三维曲线网格模板；(4)根据实际二维车身右视图的二维特征线重建三维曲线网格：重建方式如下：(a)通过步骤(2)获取实际二维车身右视图特征线，分析实际二维车身主视图、后视图、右视图和俯视图间特征线的对应关系，选择实际二维车身右视图的部分特征线作为重建车身3D曲线网格模型所需的二维特征线；(b)平均3D形变模型的生成：对于不同的车型，分别建立多个3D曲线网格模型，即建立3D网格模型库，将各3D曲线网格模型对应坐标值算数平均得到平均3D形变模型；(c)实际二维车身右视图特征线生成3D特征线网格：利用步骤(b)中得到的平均3D形变模型，以实际二维车身右视图特征线上控制点的x方向和y方向坐标固定为刚性约束，基于稀疏重建方法求得所有3D特征线的参数；(d)3D特征线的后处理：通过分析实际二维车身结构，根据迭代算法调整相连两条特征线之间的连续性关系；(5)生成车身三维曲面模型：将轿车车型分类，建立6种模板：阶梯背‑四门‑三侧窗、阶梯背‑四门‑两侧窗、阶梯背‑两门‑两侧窗、直背‑四门‑三侧窗、直背‑四门‑两侧窗和直背‑两门‑两侧窗；构建多种车身三维曲面模型，定义三维车身所需要的曲线为106条特征线；按照围成汽车车身的型面定义主特征线，并根据车身曲面的生成方式，将车身曲面分成三类：四边曲线网格曲面、N边曲面和边约束裁剪曲面；根据车身结构将不同特征线组合形成的模块定义为对应的曲面生成方法，实现由已有车身曲线网格到车身3D曲面的模型，将输出的车身三维曲面模型存入数据库中；同时生成相应的三维*step、*prt或*igs格式的工业模型数据；(6)车身三维曲面快速渲染：将步骤(5)输出的三维*step、*prt或*igs格式的工业模型数据直接用于生成3D渲染效果图，实现快速3D车身造型。