利用透视关系交互创建三维曲线的方法及系统技术方案

本发明专利技术提出一种利用透视关系交互创建三维曲线的方法，包括以下步骤：根据设计意图绘制二维草图曲线；对二维草图曲线的轮廓笔画进行笔画规整，以获取规整后的二维草图曲线；对规整后的二维草图曲线进行意图识别；依据识别的结果创建规整后的二维草图曲线的三维曲线。本发明专利技术的方法，利用透视关系和对称关系恢复二维草图曲线的三维坐标，将二维草图绘制的便捷性和三维空间动态观察的优点进行结合，方便设计人员的使用，能够使其流畅地开展设计工作、迅速固化创新思维，增强了使用者的空间感，同时该三维骨架模型可以有效地支持详细设计过程。本发明专利技术还提出一种利用透视关系交互创建三维曲线的系统。

【技术实现步骤摘要】
利用透视关系交互创建三维曲线的方法及系统
本专利技术涉及计算机图形学
，尤其涉及一种利用透视关系交互创建三维曲线的方法及系统。
技术介绍
随着计算机图形学技术的发展，三维模型已成为当前工程应用领域的主流。它不仅拓展了设计创意的作用空间、超越了传统二维设计技术的表现局限，还缩短了产品设计、建模、欣赏与生产的空间间隔。现行的三维模型创建方法主要有两种：参数化建模与逆向工程。参数化建模是利用诸如Maya和AutoCAD等商业三维造型系统，通过设置和调整基本几何体的参数或变量模型来构造三维模型。这些系统的功能基本上是以大量预定义对象和指令按钮的方式为用户提供详细设计的结果表达，其复杂而又专业化的操作流程对大多数非计算机专业的设计师而言是巨大的挑战。该方式将设计者流畅的设计思路打碎为一个个WIMP（Windows，Icon，Menu，Pointer）事件，使设计者的注意力经常要转移到控件的操作上面，不利于创新设计思想的产生和表达。逆向工程则是利用三维扫描设备来直接反求实物的数字化三维模型，但这种方式不仅代价昂贵又依赖于已存物体，其大量测试点需要进行复杂的后期处理，且该方式并不针对设计阶段提供支持。然而计算机的发展并未改变设计师对传统纸笔环境下或草图绘制这一设计方式的偏爱，绘制草图依然是人类一种直接而快速的思想表达和交流方式，也是设计师进行形体设计最方便的平台。而传统的二维草图绘制手段虽然能够迅速的将设计者的思路固化，但是由于空间表达能力不足，设计者需要绘制多个视图来表达设计，同时各个角度的视图要保证尺寸和方向的一致性才能为在人脑中重建设计，不利于修改、重用。二维草图不容易表现复杂曲面，与后续的三维建模始终存在着交互和解释的鸿沟。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种利用透视关系交互创建三维曲线的方法。本专利技术的另一目的在于提出一种利用透视关系交互创建三维曲线的系统。为实现上述目的，本专利技术一方面的实施例提出了一种利用透视关系交互创建三维曲线的方法，包括以下步骤：根据设计意图绘制二维草图曲线；对所述二维草图曲线的轮廓笔画进行笔画规整，以获取规整后的二维草图曲线；对所述规整后的二维草图曲线进行意图识别；依据识别的结果创建所述规整后的二维草图曲线的三维曲线。根据本专利技术实施例的利用透视关系交互创建三维曲线的方法，允许利用二维草图绘制作为输入方式，能够理解绘制语义，根据二维草图绘制实时更新三维建模结果，提高了绘制方式的自然性和自由度，利用透视关系和对称关系恢复二维草图曲线的三维坐标，将二维草图绘制的便捷性和三维空间动态观察的优点进行结合，方便设计人员的使用，能够使其流畅地开展设计工作、迅速固化创新思维，增强了使用者的空间感，同时该三维骨架模型可以有效地支持详细设计过程。在一些示例中，所述绘制二维草图曲线具体包括：在同一视图下先后绘制两条二维草图曲线或者在两个不同视图下先后绘制两条二维草图曲线。在一些示例中，在绘制二维草图曲线前，按照预定规则将所述二维草图曲线的笔画区分为轮廓笔画和手势笔画。在一些示例中，所述对所述二维草图曲线的轮廓笔画进行笔画规整，具体包括：去除所述二维草图曲线的轮廓笔画中重复的采样点，以获取单一的二维草图曲线的轮廓笔画；对所述单一的二维草图曲线的轮廓笔画进行平滑滤波，以获取平滑后的二维草图曲线的轮廓笔画；重新对所述平滑后的二维草图曲线的轮廓笔画进行采样，以获取采样点集。在一些示例中，对所述规整后的二维草图曲线进行意图识别，具体包括：对所述在同一视图下先后绘制的两条二维草图曲线S1和S2，按照采样点对所述草图曲线S1和S2分别进行三次方贝塞尔曲线拟合，以获取拟合后的两条草图曲线S1'和S2'；当先后绘制的两条二维草图曲线S1和S2不重合时，包括：连接所述两条草图曲线S1和S2的起点形成一条直线，计算辅助立方体在该视图下各个消失点到所述直线的距离，取所述距离最小的消失点作为对称识别的辅助消失点；顺次计算所述拟合后的所述二维草图曲线上S1'的采样点与所述辅助消失点之间的连线和所述拟合后的所述二维草图曲线S2'的交叉点，作为所述拟合后的两条二维草图曲线S1'和S2'的对称点；持续进行上述操作，直至所述拟合后的二维草图曲线S1'上的所有采样点均获得相应的对称点；当先后绘制的两条二维草图曲线S1和S2重合时，包括：连接一条所述二维草图曲线S1或者S2的起止点，形成一条直线；计算辅助立方体在该视图下各个消失点到所述直线的距离，取距离最小的消失点作为对称识别的辅助消失点；从所述辅助消失点向所述二维草图曲线S1或者S2做切线，切点作为所述草图曲线S1或者S2的分割点，将曲线分为两段；按照顺序选择所述二维草图曲线S1上的采样点，连接所述采样点与所述对称识别的辅助消失点形成一条直线，所述直线与所述二维草图曲线S2的交点即为所述S1上的采样点对应的意图对称点。在一些示例中，所述创建所述规整后的二维草图曲线的三维曲线具体包括：对所述在同一视图下先后绘制的两条二维草图曲线S1和S2拟合后的两条草图曲线S1'和S2'，包括：找到辅助立方体上正对所述辅助消失点的两个相对的平面I和II，分别计算所述二维草图曲线S1'上的采样点p′1i及其在所述二维草图曲线S2'上对应的对称点p'2i在该视图下所述对应平面I和II上的投影点q′1i和q'2i；所述二维草图曲线S1'上的采样点与草图曲线S2'上对应的对称点对应的三维坐标分别为q1i、q2i，其中，i为正整数，q1i与q′1i的连线和q2i与q'2i的连线过视点，且q1i和q2i正交对称；分别依次连接q1i、q2i得到所述二维草图曲线S1和S2对应的三维空间曲线；对所述在不同视图下先后绘制的两条二维草图曲线的拟合后的两条草图曲线S1'和S2'，包括：对于所述二维草图曲线S1'上的采样点p′1i及其在所述二维草图曲线S2'上对应点p'2i所在视图平面分别记为I和II，计算其在世界坐标系中对应的坐标qi，其中，i为正整数；在视图坐标系中构建所述辅助点，分别计算所述草图曲线S1'上的采样点及其在所述草图曲线S2'上对应的对称点在其视图平面I、II上的三维投影坐标q′1i和q'2i；p′1i和p'2i的三维坐标相同，且所述qi和q′1i的连线过第一视点，所述qi和q'2i的连线过第二视点，联立得到qi；顺次连接qi得到所述草图曲线S1或S2对应的三维空间曲线。本专利技术第二方面的实施例提出了一种利用透视关系交互创建三维曲线的系统，其特征在于，包括：绘图装置，用于根据设计意图绘制二维草图曲线；规整模块，用于对所述二维草图曲线的轮廓笔画进行笔画规整，以获取规整后的二维草图曲线；建模模块，用于对所述规整后的二维草图曲线进行意图识别，并根据识别结果创建所述规整后的二维草图曲线的三维曲线。根据本专利技术实施例的利用透视关系交互创建三维曲线的系统，允许利用二维草图绘制作为输入方式，能够理解绘制语义，根据二维草图绘制实时更新三维建模结果，提高了绘制方式的自然性和自由度，利用透视关系和对称关系恢复二维草图曲线的三维坐标，将二维草图绘制的便捷性和三维空间动态观察的优点进行结合，方便设计人员的使用，能够使其流畅地开展设计工作、迅速固化创新思维，增强了使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用透视关系交互创建三维曲线的方法，其特征在于，包括以下步骤：根据设计意图绘制二维草图曲线；对所述二维草图曲线的轮廓笔画进行笔画规整，以获取规整后的二维草图曲线；对所述规整后的二维草图曲线进行意图识别；依据识别的结果创建所述规整后的二维草图曲线的三维曲线。

【技术特征摘要】
1.一种利用透视关系交互创建三维曲线的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，根据设计意图先后绘制的两条二维草图曲线S1和S2；步骤2，去除所述二维草图曲线S1和S2的轮廓笔画中重复的采样点，以获取单一的二维草图曲线S1和S2的轮廓笔画；对所述单一的二维草图曲线S1和S2的轮廓笔画进行平滑滤波，以获取平滑滤波后的二维草图曲线S1和S2的轮廓笔画；重新对所述平滑滤波后的二维草图曲线S1和S2的轮廓笔画进行采样，以获取采样点集，以获取规整后的二维草图曲线S1和S2；步骤3，对在同一视图下先后绘制的两条二维草图曲线S1和S2，按照采样点对所述二维草图曲线S1和S2分别进行三次方贝塞尔曲线拟合，以获取拟合后的两条二维草图曲线S′1和S′2；步骤4，当先后绘制的两条二维草图曲线S1和S2不重合时，包括：步骤41，连接所述两条二维草图曲线S1和S2的起点形成一条直线，计算辅助立方体在该视图下各个消失点到所述直线的距离，取所述距离最小的消失点作为对称识别的辅助消失点；步骤42，顺次计算所述拟合后的所述二维草图曲线上S′1的采样点与所述辅助消失点之间的连线和所述拟合后的所述二维草图曲线S′2的交叉点，作为所述拟合后的两条二维草图曲线S′1和S′2的对称点；步骤5，持续进行上述步骤3至步骤4，直至所述拟合后的二维草图曲线S′1上的所有采样点均获得相应的对称点；步骤6，当先后绘制的两条二维草图曲线S1和S2重合时，包括：步骤61，连接一条所述二维草图曲线S1或者S2的起止点，形成一条直线；步骤62，计算辅助立方体在该视图下各个消失点到所述直线的距离，取距离最小的消失点作为对称识别的辅助消失点；步骤63，从所述辅助消失点向所述二维草图曲线S1或者S2做切线，切点作为所述二维草图曲线S1或者S2的分割点，将曲线分为两段；步骤64，按照顺序选择所述二维草图曲线S1上的采样点，连接所述采样点与所述对称识别的辅助消失点形成一条直线，所述直线与所述二维草图曲线S2的交点即为所述S1上的采样点对应的意图对称点；步骤7，依据识别的结果创建所述规整后的二维草图曲线的三维曲线，具体包括：对在同一视图下先后绘制的两条二维草图曲线S1和S2拟合...

【专利技术属性】
技术研发人员：田凌，马嵩华，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：