一种利用透视草图创建三维曲面模型的方法

摘要

本发明公开了利用透视草图创建三维曲面模型的方法，包括以下步骤：将手绘草图识别处理为由轮廓边和关节点构成的点边图，并识别封闭区域；识别三维曲面模型的对称关系，并同时利用对称性以及可见性对轮廓进行隐藏轮廓补全；根据对称关系建立曲面模型的对象坐标系，并计算曲面模型轮廓边关节点的三维坐标，根据关节点的三维坐标以及关节点之间的曲线投影，恢复出关节点之间三维空间曲线的坐标；根据水平级建模方法与B样条曲面拟合方法的特点将模型的三维封闭区域分类成不同的封闭区域片，根据封闭区域片的特点采用水平级建模方法或者B样条曲面拟合方法将封闭区域片建模为子曲面，对这些子曲面进行离散混合拼接为三维模型。

主权项

一种利用透视草图创建三维曲面模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，形状线索发现：从输入的透视草图中识别出由轮廓边和连接轮廓边的关节点组成的点边图G(V，E)，其中，E为轮廓边，V为连接轮廓边的关节点；识别出封闭区域，所述封闭区域即为由轮廓边通过关节点相连得到的包围区域，其包围区域内不含有任何其他轮廓边；轮廓边由草图笔划采样点组成，所述采样点称为轮廓点；轮廓点的草图坐标系原点为草图的左下角，x轴水平向右，y轴竖直向上；步骤二，三维视角恢复：包括对称关系识别、观察坐标系恢复和坐标计算三个步骤；对称关系识别识别模型各元素之间的对称关系，并推断出隐藏轮廓线，所述模型各元素指的是模型中的关节点、轮廓边和封闭区域；所述对称关系即关节点与关节点、轮廓边与轮廓边、以及封闭区域与封闭区域互相对称的关系；观察坐标系恢复根据所述对称关系计算模型的观察坐标系；坐标计算用于计算轮廓点的空间三维坐标；步骤三，三维模型重建：包括基准面检测、子曲面建模和曲面拼接三个步骤；基准面检测将草图的封闭区域分类为基准面对应多个区域的封闭区域片和基准面对应单个区域的封闭区域片；所述封闭区域片为相邻接的封闭区域集合；子曲面建模将封闭区域片建模为子曲面，即对基准面对应多个区域的封闭区域片和基准面对应单个区域的封闭区域片进行建模；曲面拼接部分对子曲面进行拼接得到三维曲面模型；步骤二中，所述对称关系识别部分包括以下步骤：步骤211，对称假设：枚举轮廓边，假设为自对称轮廓边，即轮廓边自身对称且轮廓边两端关节点也互相对称；步骤212，对称关系推断：根据假设的模型元素之间的对称关系以及已推断出的模型元素之间的对称关系，推断部分封闭区域之间的对称关系；若所有关节点、轮廓边以及封闭区域的对称关系能正确检测出，则进行观察坐标系恢复步骤；若当前对称关系推断部分没有推断出新的封闭区域之间的对称关系，且还存在未推断出对称关系的关节点，则返回步骤211继续枚举其他轮廓边；否则进行步骤213；步骤213，对称性验证：根据推断出的封闭区域之间的对称关系，首先验证所述封闭区域中各个关节点之间的对称关系，然后验证所述封闭区域中的轮廓边之间的对称关系，进而验证相互对称的轮廓边上的轮廓点之间的对称关系；若验证出任意关节点、轮廓边或轮廓点的对称关系错误，则判断当前的对称假设错误，返回步骤211继续枚举其他轮廓边，否则进行步骤214；步骤214，隐藏轮廓推断：包括两种推断方式：一是对遮挡点处的隐藏轮廓进行推 断，二是对未识别对称性的封闭区域根据当前的对称假设，推断其对称镜像，从而推断出隐藏轮廓；所述未识别对称性的封闭区域满足两个条件：一是没有推断出其对称性，二是其部分轮廓边的对称关系已识别；所述对称镜像是指与已知封闭区域对称，但被遮挡的封闭区域；步骤215，可见性验证：验证隐藏轮廓的可见性，若隐藏轮廓可见，则判定当前的对称假设错误，返回步骤211；否则，将隐藏轮廓作为隐藏轮廓边，所述隐藏轮廓边为被遮挡的轮廓边，以隐藏轮廓边为起始边进行封闭区域检测，得到新的包含隐藏轮廓边的封闭区域，进行步骤212；步骤三中，基准面检测部分将草图的封闭区域分类为不同的封闭区域片，包括以下步骤：步骤321，在所有三维封闭区域中取一个未分类的三维封闭区域Ai，若所有封闭区域都已分类，则结束基准面检测，进行子曲面建模部分；否则，进行步骤322；步骤322，计算三维封闭区域Ai的一个投影平面pl，使得三维封闭区域Ai上任意轮廓点投影到该投影平面pl上的点都不同，初始化一个新的封闭区域片Area为新的三维封闭区域，并对所述新的三维封闭区域进行深搜封闭区域片过程，标记三维封闭区域为已分类；步骤323，将深搜封闭区域片过程结束得到的封闭区域片添加到封闭区域片集合中，并设置相应的投影平面为投影平面pl，转步骤321；所述深搜封闭区域片对与三维封闭区域相邻的每一个相邻三维封闭区域，若相邻三维封闭区域为未分类，计算相邻三维封闭区域的所有轮廓点在投影平面上的投影点，若满足任意点的投影点均不同，则将相邻三维封闭区域标记为已分类，添加到封闭区域片中，并以该相邻三维封闭区域为起始封闭区域，继续深搜封闭区域片。