面向VR引擎的大数据量IGS工业模型POLYGON转换方法技术

本发明专利技术公开了一种面向VR引擎的大数据量IGS工业模型POLYGON转换方法，包括以下步骤：1)从CAD软件导出IGS格式模型；2)将IGS格式模型批量转换为四边面Polygon模型；3)利用Polygon边移除工具批量优化处理Polygon模型的多边形段数和顶点；4)根据虚拟平台对模型的转换要求针对模型的狭长面片进行转换，并导入实时渲染引擎观察结果；5)针对无Logo纹理的模型根据其曲率程度利用解UV插件3D‑IO Flatiron进行批量解UV，对有Logo纹理的模型采取个体解UV，得到具有完整统一性的UV信息；6)在3dsmax中根据将要使用的虚拟引擎要求设置碰撞和物理属性；7)在虚拟引擎平台里导入编辑好的三维模型，进行装配形成VR模型。本发明专利技术提出的转换方法能提高转换效率和准确率。

POLYGON transformation method of large data volume IGS industrial model for VR engine

The invention discloses a POLYGON conversion method for large data IGS industrial model oriented to VR engine, which includes the following steps: 1) deriving IGS format model from CAD software; 2) transforming IGS format model into quadrilateral Polygon model in batches; 3) optimizing the number of polygon segments and vertices of Polygon model by using Polygon edge removal tool in batches. (4) According to the requirement of virtual platform for model transformation, the narrow and long facets of the model are transformed, and the results of real-time rendering engine observation are imported; 5) According to the curvature degree of the model without logo texture, the batch solution of UV is carried out by using the solution UV plug-in 3D IO Flatiron, and the individual solution of UV is adopted for the model with logo texture, so that the model with logo texture is complete. Uniform UV information; 6) Collision and physical properties are set in 3dsmax according to the requirements of the virtual engine to be used; 7) Edited three-dimensional model is imported into the virtual engine platform and assembled to form VR model. The transformation method proposed by the invention can improve conversion efficiency and accuracy.

【技术实现步骤摘要】
面向VR引擎的大数据量IGS工业模型POLYGON转换方法
本专利技术涉及计算机仿真技术，尤其涉及一种面向VR引擎的大数据量IGS工业模型POLYGON转换方法。
技术介绍
随着信息化技术、虚拟现实技术以及计算机技术的快速发展，三维轻量化模型技术已广泛应用于众多船舶设计和建造单位，支撑船舶设计研发及虚拟仿真分析，逐渐改变着船舶工业的设计手段、设计方法和管理模式，提高设计水平，缩短设计周期，改善设计质量。大型船舶三维设计装配结构层次复杂，一般按船舶总段划分，再按功能划分，分别为总体外形、船体结构、设备、管路、电缆等，随着三维设计深度的不断深化，装配层次越来越多，数据量也越来越大，其中还有大量的是制作虚拟现实过程中可能不需要的数据量，按照传统的三维模型转换技术其转换过程相当繁琐。传统的转换方法：其一是采用自下而上的串行转换方法，当叶节点专用模型更新后触发转换，转换完成后开始上一级装配树结构的转换；其二是通过直接舍去装配属性，将工业模型转换成三角面片的网格模型。针对不同的虚拟平台其转换要求也不相同，尽管如此这样的转换方式也是仅针对小数据量模型可行，但完成大型船舶的复杂装配模型，存在以下诸多问题：(1)对于模型的装配属性转换在制作虚拟现实的过程中针对不同需求不是一定需要的，还有一些看不见的内在面片也是需要删除的；(2)对于第二种方法会由于转换方法的不当，会导致模型数据的缺失和曲面的不完整，造成面片前后法线方向扭曲或曲面产生裂缝等；(3)对于曲面模型无法根据曲面的曲率需求来批量调整曲面段数，来达到精减模型面数的要求，而虚拟平台需要根据相机远近制作高、中、低不同的LOD模型；(4)对于转换好的MESH模型无法方便地进行UV解算，而UV解算是在虚拟引擎中能够获得正确光照信息的条件以及纹理映射的基础，是导入虚拟引擎的必备过程。以上描述说明了传统大数据量三维轻量化模型转换方法存在的不足，导致全船CATIA模型无法得到正常转换。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种面向VR引擎的大数据量IGS工业模型POLYGON转换方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种面向VR引擎的大数据量IGS工业模型POLYGON转换方法，包括以下步骤：1)从CAD软件导出IGS格式模型，导出时注意选择合适的模型精度；2)将IGS格式模型批量转换为四边面Polygon模型；3)利用Polygon边移除工具批量优化处理Polygon模型的多边形段数和顶点；4)根据虚拟平台对模型的转换要求针对模型的狭长面片进行转换，并导入实时渲染引擎观察结果；5)针对无Logo纹理的模型根据其曲率程度利用解UV插件3D-IOFlatiron进行批量解UV，对有Logo纹理的模型采取个体解UV，得到具有完整统一性的UV信息；6)在3dsmax中根据将要使用的虚拟引擎要求设置碰撞和物理属性；7)在虚拟引擎平台里导入编辑好的三维模型，进行装配形成VR模型。按上述方案，所述将模型批量转换为易于修改优化的四边面Polygon模型的具体步骤如下：2.1)以360度圆周为标准判定曲率大小，依照NURBS表面曲率决定段数，分类导出模型；或2.1)整体导出模型；2.2)以360度圆周导出24段为基础计算其它曲面段数，然后经过两次优化为圆周为6段的模型；或2.1)分类导出的时候将圆周导出为5段或者6段的Polygon模型，圆角导出为3段或者4段的Polygon模型。按上述方案，所述步骤3)中的优化方法如下：在3dsmax中采用移除边方法减少段数，按照相邻N边规律批量选取模型的边来移除多余的段数，达到在保持曲面状态下采用的是最少的段数；具体执行步骤为：3.1)删除厚度模型的内面；3.2)焊接所有外表面顶点；3.3)批量选择相邻N数的边移除至最少的段数；3.4)合并焊接所有模型顶点。本专利技术产生的有益效果是：1)本专利技术的转换方法既可以按照单个模型来转换，也可以按照选取曲率相当的模型来转换，还可以批量化转换，转换后的IGS模型包含完整的圆NURBS的几何外形；2)本专利技术利用了三维IGS格式的模型能够很好地经由NURBS曲面和角度数据转化成四边面的多边形。此种方法可直接推向各大三维动画制作软件如Maya、3dsmax等等，由此可以在这些软件中进行批量优化，大大提高三维工业模型的利用率；3)经由NURBS曲率数据转化成四边面的多边形的转换方法，可以广泛适用于能够提供IGS格式导出的各大工业用CAD软件；4)转化后的模型支持ProductView和DivisionMockup以及大多数虚拟平台，可用于虚拟展示及综合布置评审，适用于多专业协调，可以实现虚拟漫游、干涉检查、装配约束、多通道立体显示；5)转化后的模型在三维软件中设置好碰撞和物理属性后可以在虚拟引擎中导入运动捕捉，再配和头显设备可以实现人物在虚拟场景中体验虚拟船体及室内的真实感受。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术实施例的方法流程图；图2是本专利技术实施例的各种导入导出格式比较表图3是本专利技术实施例的原有工业模型轻量化通用转换流程图；图4是本专利技术实施例的导出后的IGS格式模型图；图5是本专利技术实施例的转换成四边面的POLYGON模型图；图6是本专利技术实施例的经过优化处理的轻量化POLYGON模型图；图7是本专利技术实施例的曲面模型解光照UV后的效果图；图8是本专利技术实施例的直面模型解光照UV后的效果图；图9是本专利技术实施例的正确解纹理UV后贴图接缝效果图；图10是本专利技术实施例的错误解纹理UV后贴图接缝无法对齐效果图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，一种面向VR引擎的大数据量IGS工业模型POLYGON转换方法，包括以下步骤：1)从CAD软件导出IGS格式模型，导出时可以选择按曲率输出或整体输出，导出时注意选择合适的模型精度；2)将模型批量转换为易于修改优化的四边面Polygon模型；实现思想：NURBS是Non-UniformRationalB-Splines的缩写，即非均匀有理B样条。由于NURBS是通过调整某个控制顶点的来对曲面的局部形状进行修改。NURBS是CAD/CAM/CAE领域中的实际工业标准，这些建模软件通用的接口格式有：igs、stl、stp等等；Polygon建模的形成原理是基于多边形拓扑网格的原理。Polygon拓扑网格的定义是：用一定数量的点连成边，再用一定数量的边连成面，再用一定数量的面合成体，任何形状的物体都是具有一定的拓扑结构。所以Polygon模型就是由点、边、面、体四大元素形成的拓扑结构，那么一个360度圆周通常可以用至少5段来保持圆的形状，一个倒角通常至少用3段来保持圆的形状，一个Polygon四边面等于两个Mesh三角面，Mesh通用的接口格式为：obj、3ds、fbx、dae、wrl等等，那么依照NURBS表面曲率和便利性来决定段数的多少。比如说一个圆周为360度，可以将圆周划分为奇数段(转换单个模型或者同曲率模型)，可以转换至最少的段数，也可以划分为偶数段(批量转换为可以保持曲面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向VR引擎的大数据量IGS工业模型POLYGON转换方法，包括以下步骤：1)从CAD软件导出IGS格式模型；2)将IGS格式模型批量转换为四边面Polygon模型；3)利用Polygon边移除工具批量优化处理Polygon模型的多边形段数和顶点；4)根据虚拟平台对模型的转换要求针对模型的狭长面片进行转换，并导入实时渲染引擎观察结果；5)针对无Logo纹理的模型根据其曲率程度利用解UV插件3D‑IO Flatiron进行批量解UV，对有Logo纹理的模型采取个体解UV，得到具有完整统一性的UV信息；6)在3dsmax中根据将要使用的虚拟引擎要求设置碰撞和物理属性；7)在虚拟引擎平台里导入编辑好的三维模型，进行装配形成VR模型。

【技术特征摘要】
1.一种面向VR引擎的大数据量IGS工业模型POLYGON转换方法，包括以下步骤：1)从CAD软件导出IGS格式模型；2)将IGS格式模型批量转换为四边面Polygon模型；3)利用Polygon边移除工具批量优化处理Polygon模型的多边形段数和顶点；4)根据虚拟平台对模型的转换要求针对模型的狭长面片进行转换，并导入实时渲染引擎观察结果；5)针对无Logo纹理的模型根据其曲率程度利用解UV插件3D-IOFlatiron进行批量解UV，对有Logo纹理的模型采取个体解UV，得到具有完整统一性的UV信息；6)在3dsmax中根据将要使用的虚拟引擎要求设置碰撞和物理属性；7)在虚拟引擎平台里导入编辑好的三维模型，进行装配形成VR模型。2.根据权利要求1所述的面向VR引擎的大数据量IGS工业模型POLYGON转换方法，其特征在于，所述将模型批量转换为易于...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖刚，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：湖北,42