透光浮雕灯罩实体模型构建方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种透光浮雕灯罩实体模型构建方法及系统，属于浮雕建模领域，要解决的技术问题为如何在少量用户交互的前提下，快速高效的生成具备透光图像的三维灯罩实体模型；其结构包括：对三维灯罩曲面模型进行三角网格化，得到三维灯罩曲面网格模型；将三维灯罩曲面网格模型在x方向和y方向进行网格变形并展开为二维矩形平面，得到二维灯罩矩形展开图；基于二维灰度图像中像素点的灰度值逐个计算三维灯罩曲面网格模型中每个网格顶点的厚度偏移值；得到三维灯罩实体模型。系统包括三角网格化模块、灯罩曲面展开模块、映射模块和实体模型生成模块。

Method and System for Building Solid Model of Transparent Embossed Lampshade

【技术实现步骤摘要】
透光浮雕灯罩实体模型构建方法及系统
本专利技术涉及浮雕建模领域，具体地说是一种透光浮雕灯罩实体模型构建方法及系统。
技术介绍
透光浮雕灯罩外侧表面具有浮雕纹理，在光源照射下利用灯罩厚度变化展示二维图像，具有独特的艺术感和市场推广价值。现有透光浮雕灯罩设计需要借助多种商业软件，设计过程费时费力且形状单一。如何在少量用户交互的前提下，快速高效的生成具备透光图像的三维灯罩实体模型，是需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的技术任务是针对以上不足，提供一种透光浮雕灯罩实体模型构建方法及系统，来解决如何在少量用户交互的前提下，快速高效的生成具备透光图像的三维灯罩实体模型的问题。第一方面，本专利技术提供一种透光浮雕灯罩实体模型构建方法，用于以二维灰度图像和三维灯罩曲面模型为输入，构建具有透光图像的三维灯罩实体模型，包括：S100、对三维灯罩曲面模型进行三角网格化，得到三维灯罩曲面网格模型；S200、将三维灯罩曲面网格模型在x方向和y方向进行网格变形并展开为二维矩形平面，得到二维灯罩矩形展开图；S300、建立二维灰度图像与二维灯罩矩形展开图的映射，基于二维灰度图像中像素点的灰度值逐个计算三维灯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.透光浮雕灯罩实体模型构建方法，其特征在于用于以二维灰度图像和三维灯罩曲面模型为输入，构建具有透光图像的三维灯罩实体模型，包括：S100、对三维灯罩曲面模型进行三角网格化，得到三维灯罩曲面网格模型；S200、将三维灯罩曲面网格模型在x方向和y方向进行网格变形并展开为二维矩形平面，得到二维灯罩矩形展开图；S300、建立二维灰度图像与二维灯罩矩形展开图的映射，基于二维灰度图像中像素点的灰度值逐个计算三维灯罩曲面网格模型中每个网格顶点的厚度偏移值；S400、基于网格顶点的厚度偏移值在三维灯罩网格模型的外侧构建浮雕曲面，并基于三维灯罩网格模型中网格顶点的厚度偏移值和偏移方向对浮雕曲面进行坐标优化，在...

【技术特征摘要】
1.透光浮雕灯罩实体模型构建方法，其特征在于用于以二维灰度图像和三维灯罩曲面模型为输入，构建具有透光图像的三维灯罩实体模型，包括：S100、对三维灯罩曲面模型进行三角网格化，得到三维灯罩曲面网格模型；S200、将三维灯罩曲面网格模型在x方向和y方向进行网格变形并展开为二维矩形平面，得到二维灯罩矩形展开图；S300、建立二维灰度图像与二维灯罩矩形展开图的映射，基于二维灰度图像中像素点的灰度值逐个计算三维灯罩曲面网格模型中每个网格顶点的厚度偏移值；S400、基于网格顶点的厚度偏移值在三维灯罩网格模型的外侧构建浮雕曲面，并基于三维灯罩网格模型中网格顶点的厚度偏移值和偏移方向对浮雕曲面进行坐标优化，在三维灯罩曲面网格模型与优化后浮雕曲面之间的顶部区域和底部区域填充三角网格后，得到三维灯罩实体模型。2.根据权利要求1所述的透光浮雕灯罩实体模型构建方法，其特征在于步骤S100中，三维灯罩曲面模型为通过三维实体软件设计的三维模型，且所述三维灯罩曲面模型为stp格式；三维灯罩曲面网格模型中网格顶点的数量与二维灰度图像中像素点的数量近似相等。3.根据权利要求1所述的透光浮雕灯罩实体模型构建方法，其特征在于步骤S200包括如下分步骤：S210、在三维灯罩曲面网格模型的x轴负方向切割一条竖直的缝隙；S220、以缝隙的左右边界顶点为位置约束，对三维灯罩曲面网格模型在x方向展开；S230、以三维灯罩曲面网格模型的上下边界顶点为位置约束，对三维灯罩曲面网格模型在y方向展开。4.根据权利要求3所述的透光浮雕灯罩实体模型构建方法，其特征在于步骤S210中，根据三维灯罩曲面网格模型中三角面片三个网格顶点的x坐标值判断切缝三角面片，当三角面片三个网格顶点的x坐标值中存在正值和负值或者其中一个坐标值为零时，所述三角面片为缝隙三角面片；除去上述缝隙三角面片对应的网格顶点，三维灯罩曲面网格模型中剩余的网格顶点中，当网格顶点的一环邻域顶点数量和一环邻域三角面片数量不相等，所述网格顶点判断为边界网格顶点，边界网格顶点包括左右边界网格顶点和上下边界网格顶点。5.根据权利要求4所述的透光浮雕灯罩实体模型构建方法，其特征在于步骤S220包括如下分步骤：S221、基于网格顶点的邻接关系，通过一组数组存储三维灯罩曲面网格模型上下边界网格顶点的序号，并基于弦长累加法计算三维灯罩曲面网格模型的上边界周长S上和下边界周长S下；S222、对三维灯罩曲面网格模型中每个三角面片进行局部旋转变换，以使得每个三角面片法向为(0.0,0.0,1.0)；S223、计算局部旋转变换后每个网格顶点在x方向上的散度；S224、以三维灯罩曲面网格模型的左右边界网格顶点为边界条件，求解拉普拉斯线性方程，得到新的网格顶点x坐标，拉普拉斯线性方程为：其中，为网格顶点的拉普拉斯矩阵，X＝(x0,x1,x2,......,xn)为待求解网格顶点的x坐标向量，B为顶点散度向量，B＝(b0,b1,......,bn)；约束条件为：上述约束条件中，vi(i＝0,1,.....,m)和vj(j＝0,1,.....,p)分别为三维灯罩曲面网格模型的左边界网格顶点和右边界网格顶点。6.根据权利要求4所述的透光浮雕灯罩实体模型构建方法，其特征在于步骤S230包括如下分步骤：S231、基于网格顶点的邻接关系，通过一组数组存储三维灯罩曲面网格模型左右边界网格顶点的序号，并基于弦长累加法计算三维灯罩曲面网格模型的左边界周长S左和右边界周长S右；S232、以三维灯罩曲面网格模型的上下边界网格顶点的y坐标增量为约束条件，求解拉普拉斯方程，得到新的网格顶点y坐标，拉普拉斯方程为：其中，为网格顶点的拉普拉斯矩阵，ΔY为待求解网格顶点的y坐标增量向量；约束条件为：上述约束条件中，ti(i＝0,1,.....,m)和tj(j＝0,1,.....,p)分别为三维灯罩曲面网格模型的上边界网格顶点和下边界网格顶点；S233、新的网格顶点y坐标的计算公式为：yi′＝yi+Δyi(i＝0，1，...n)。7.根据权利要求1所述的透光浮雕灯罩实体模型构建方法，其特征在于步骤S300包括如下分步骤：S310、将二维灰度图像与二维灯罩矩形展开图的中心点对齐，计算二维灯罩矩形展开图的网格顶点在二维灰度图像上的像素映射坐标；网格顶点vi...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉伟，龙文斐，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：山东,37