基于二维阴影信息的三维模型智能数字化生成方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于二维阴影信息的三维模型智能数字化生成方法和系统。该方法包括生成二维阴影步骤，利用图形处理技术将图片或照片转换为二维阴影图片；构造三维模型步骤，将二维阴影图片中的各像素生成二维点云数据，并赋予第三维坐标数据，再重新序列化三维点云数据从而形成三维模型；隐藏二维信息步骤，将三维点云数据在二维方向上进行分条处理并在第三维方向上进行叠加处理以形成多个枝条，再对三维点云数据进行透视投影变换从而将二维阴影图片的信息隐藏在三维模型中。该方法可以使得隐藏二维阴影信息的三维模型通过光照的角度投射呈现的阴影为原始图片或照片的形状。

【技术实现步骤摘要】
基于二维阴影信息的三维模型智能数字化生成方法和系统
本专利技术涉及计算机图形学
，特别是一种基于二维阴影信息的三维模型智能数字化生成方法和系统。
技术介绍
随着技术发展的不断进步，3D智能数字化与3D打印技术不断融合，并且飞速发展。其应用领域也越来越广泛，近年来，三维建模在地理信息、城市建筑、机械电子、医疗和航空航天等工业工程领域的实际制造生产过程中发挥了巨大的作用；尤其是，三维建模与3D打印的不断兼容和技术发展，使得3D智能数字化技术应用越来越完善，实现了利用“虚拟”再造“现实”的崭新境界，并且逐渐从工业工程应用领域扩展到生活领域，一方面，使得人们的日常生活越来越便捷、直观和高效，另一方面，使得传统艺术创作与文化有了一个新的发展方向。传统的三维建模在上述应用领域所构造和使用的模型日趋复杂，虚拟建模的好坏直接决定了三维模型的沉浸感和真实感。如果模型过于简单，相对的数据量较小，但是不能较好地反应真实对象；如果模型复杂逼真，相对的数据量较大，则在数据的传输、更新和显示方面存在实时处理瓶颈。所以本领域技术人员需要根据具体应用选择适合的建模技术和方法以提高效率和质量。其中，三维建模技术包括基于图像的虚拟建模技术、基于图形的虚拟建模技术以及基于图像和图形混合的虚拟建模技术。基于图像的建模技术不依赖于三维几何建模，其本质上是利用照相机或摄像机采集的离散图像或视频图像(前视、后视、俯视、仰视、侧视、近视、远视以及环视等)作为基础数据，经过图像处理生成真实的全景图像，然后通过适合的模型组织生成虚拟三维模型；基于图形的建模技术是基于几何模型的建模技术，其本质上是利用现有的三维建模软件，以计算机图形学为基础人工对虚拟实体进行建模；基于图像和图形混合的虚拟建模技术是将基于几何模型与基于图像的建模、人工智能等虚拟现实技术结合发展。总之，传统的三维建模技术追求的是真实感强、逼真度高以及实时性强等技术特点。此外，传统的三维建模技术大多是利用多张图像、照片或图片生成一个三维模型，是将图片中可辨识的二维的物体转换为可辨识的三维的物体，并且其转换的三维模型通过光照，从其投射出的阴影中均不包含任何含义，更主要的是从模型本身的呈现角度，传统的三维建模技术转换的三维模型通过光照的角度投射出的阴影是各种各样的，即不可控制的阴影形状，并且不具有任何艺术欣赏价值。
技术实现思路
本专利技术针对传统的三维建模技术追求的技术特点导致的大多是利用多张图像、照片或图片生成一个三维模型，并且其投射出的阴影形状不可控制、不包含任何含义等问题，提供一种基于二维阴影信息的三维模型智能数字化生成方法，通过对单张照片或图片转换为二维阴影图片，并在构造三维模型后将二维阴影图片信息隐藏在三维模型中，可以使得隐藏二维阴影信息的三维模型通过光照的角度投射呈现的阴影为原始图片或照片的形状。本专利技术还涉及一种基于二维阴影信息的三维模型智能数字化生成系统。本专利技术的技术方案如下：一种基于二维阴影信息的三维模型智能数字化生成方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：生成二维阴影步骤，利用图形处理技术将图片或照片转换为二维阴影图片，所述二维阴影图片包括黑白图片信息；构造三维模型步骤，将二维阴影图片中的各像素生成二维点云数据，并赋予第三维坐标数据，再重新序列化三维点云数据从而形成三维模型；隐藏二维信息步骤，将三维点云数据在二维方向上进行分条处理并在第三维方向上进行叠加处理以形成多个枝条，再对三维点云数据进行透视投影变换从而将二维阴影图片的信息隐藏在三维模型中。所述隐藏二维信息步骤中，在形成多个枝条后还随机对每个枝条在第三维方向进行贝塞尔曲线扭曲形成弧度或延伸新的枝杈，再对三维点云数据进行透视投影变换从而将二维阴影图片的信息隐藏在三维模型中。在生成二维阴影步骤中通过在0～255的范围内调整第一阀值控制所述黑白图片信息中的黑白二值数据比例以生成不同的二维阴影图片。在构造三维模型步骤中通过在0～255的范围内调整第二阀值控制生成所述第三维坐标的不同坐标值。在隐藏二维信息步骤中通过在0～10的范围内选取第三阀值控制所述分条形成的枝条条数。在隐藏二维信息步骤中通过在0～10的范围内选取第四阀值控制所述叠加形成的枝条层数。一种基于二维阴影信息的三维模型智能数字化生成系统，其特征在于，包括依次连接的生成二维阴影模块、构造三维模型模块和隐藏二维信息模块，所述生成二维阴影模块先利用图形处理技术将图片或照片转换为二维阴影图片；所述构造三维模型模块将二维阴影图片中的各像素生成二维点云数据，并赋予第三维坐标数据，重新序列化三维点云数据从而形成三维模型；所述隐藏二维信息模块将三维点云数据在二维方向上进行分条处理并在第三维方向上进行叠加处理以形成多个枝条，再对三维点云数据进行透视投影变换从而将二维阴影图片的信息隐藏在三维模型中。所述隐藏二维信息模块是在形成多个枝条后还随机对每个枝条在第三维方向进行贝塞尔曲线扭曲形成弧度或延伸新的枝杈，再对三维点云数据进行透视投影变换从而将二维阴影图片的信息隐藏在三维模型中。本专利技术的技术效果如下：本专利技术涉及一种基于二维阴影信息的三维模型智能数字化生成方法，通过生成二维阴影步骤将图片或照片转换为二维阴影图片，构造三维模型步骤实现二维点云数据的生成、赋予第三维坐标数据以及重新序列化三维点云数据从而形成三维模型，隐藏二维信息步骤实现三维点云数据的分条与叠加以形成多个枝条，再对三维点云数据进行透视投影变换从而将二维阴影图片的信息隐藏在三维模型中，以实现基于二维阴影信息的三维模型智能数字化生成方法。传统的二维图片转换三维模型需要多张图片生成一个三维模型，本专利技术通过对单张照片或图片转换的二维阴影进行上述处理并且生成三维模型，减少了对原始照片或图片的需求，实现了单张照片或图片的三维模型智能数字化生成技术，可以将一张图片或照片转换为不同的三维模型；将照片或图片信息隐藏在三维模型之中，让观察者无法通过直接观察三维模型读出照片图片信息，完全不同于传统技术中将图片中可辨识的二维的物体转换为可辨识的三维的物体；本专利技术隐藏二维阴影信息的三维模型智能数字化生成方法通过某一特定角度的光照所产生的投影就是二维阴影图片所包含的信息，避免了传统技术转换出的三维模型通过光照投射出的阴影形状不可控制、均不包含任何含义等问题，本专利技术生成的三维模型本身在光照下呈现出独特效果，该三维模型智能数字化生成方法可控制阴影的投影角度、呈现出的阴影形状。本专利技术方法的隐藏二维信息步骤中，在形成多个枝条后还随机对每个枝条在第三维方向进行贝塞尔曲线扭曲形成弧度或延伸新的枝杈，再对三维点云数据进行透视投影变换从而将二维阴影图片的信息隐藏在三维模型中；这样能够使得二维阴影图片信息更加隐蔽地隐藏在三维模型中，可实现二维阴影图片信息的完全隐藏，并能够在增加隐藏信息的程度且不影响二维阴影的情况下，构建造型各异的三维模型。本专利技术所述方法还可以通过控制生成的三维模型的形状，改变隐藏的二维阴影信息并且改变其通过光照投射出的具有特定的含义的阴影形状。本专利技术提供的方法，可以实现通过对单张照片或图片转换的二维阴影进行上述处理并且生成三维模型并可以进一步实现三维模型打印，即实现隐藏二维阴影信息的三维模型的生成和打印；可以实现自定义隐藏的二维阴影信息；还可以实现同一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于二维阴影信息的三维模型智能数字化生成方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：生成二维阴影步骤，利用图形处理技术将图片或照片转换为二维阴影图片，所述二维阴影图片包括黑白图片信息；构造三维模型步骤，将二维阴影图片中的各像素生成二维点云数据，并赋予第三维坐标数据，再重新序列化三维点云数据从而形成三维模型；隐藏二维信息步骤，将三维点云数据在二维方向上进行分条处理并在第三维方向上进行叠加处理以形成多个枝条，再对三维点云数据进行透视投影变换从而将二维阴影图片的信息隐藏在三维模型中。

【技术特征摘要】
1.一种基于二维阴影信息的三维模型智能数字化生成方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：生成二维阴影步骤，利用图形处理技术将图片或照片转换为二维阴影图片，所述二维阴影图片包括黑白图片信息；构造三维模型步骤，将二维阴影图片中的各像素生成二维点云数据，判断二维阴影图片中的各像素的RGB合成值小于第二阀值则赋予第三维坐标的坐标数据值为0，判断二维阴影图片中的各像素的RGB合成值大于等于第二阀值则赋予第三维坐标的坐标数据值为所述各像素的RGB合成值，再重新序列化三维点云数据从而形成三维模型；隐藏二维信息步骤，将三维点云数据在二维方向上进行分条处理并在第三维方向上进行叠加处理以形成多个枝条，再对三维点云数据进行透视投影变换从而将二维阴影图片的信息隐藏在三维模型中。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述隐藏二维信息步骤中，在形成多个枝条后还随机对每个枝条在第三维方向进行贝塞尔曲线扭曲形成弧度或延伸新的枝杈，再对三维点云数据进行透视投影变换从而将二维阴影图片的信息隐藏在三维模型中。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在生成二维阴影步骤中通过在0～255的范围内调整第一阀值控制所述黑白图片信息中的黑白二值数据比例以生成不同的二维阴影图片。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在构造三维模型步骤中通过在0～255的范围内调整第二阀值控制生成所述第三维坐...

【专利技术属性】
技术研发人员：李林，张绪祺，苏芮，
申请(专利权)人：北京毛豆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11