一种基于可视点和RBF插值的悬垂曲面建模方法技术

本发明专利技术涉及曲面建模技术领域，具体涉及一种基于可视点和RBF插值的悬垂曲面建模方法。该方法包括：获取悬垂曲面建模的覆盖元素和基准平面，对覆盖元素和基准平面进行网格划分，得到三维场景网格模型；提取悬垂方向下三维场景网格模型中的可视顶点，将可视点作为悬垂曲面建模的输入参数；利用RBF插值算法计算悬垂曲面的拟合方程，根据悬垂曲面建模的输入参数，拟合悬垂曲面。本发明专利技术采用三维场景可视点作为悬垂曲面建模输入，可以尽可能保留目标曲面的局部特征，并利用RBF插值算法计算目标曲面方程，得到平滑的输出结果，无需进行二次平滑操作，能够一次性创建出效果较好的平滑悬垂曲面。曲面。曲面。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可视点和RBF插值的悬垂曲面建模方法


[0001]本专利技术涉及曲面建模
，具体涉及一种基于可视点和RBF插值的悬垂曲面建模方法。

技术介绍

[0002]悬垂曲面又叫覆盖曲面，是一种利用物理力学特性模拟覆盖在指定元素表面且具备悬垂效果曲面的三维建模方法。悬垂曲面的应用非常广泛，比如：地形模拟、织物悬垂形态模拟、悬垂形机械零件和建筑造型的设计及建模等等。
[0003]目前公开的悬垂曲面建模方法中，大多基于全局光栅图像的深度值重建悬垂曲面的方法来实现。这种方法首先识别出试样的边缘轮廓，然后从全景光栅图像中提取等高线信息，对光栅条纹进行定位，计算出光栅条纹所在位置的空间高度，从而得到试样上光栅取样点的三维坐标数值，再利用双三次贝赛尔曲面重建试样悬垂形态的三维图像。当等高线过梳时，悬垂曲面会带有层次感，效果不佳；实际应用时，往往需要配合均衡化算法，对曲面进行二次平滑操作，才能得到理想的效果。
[0004]另外，现有的Bentley、犀牛等三维设计软件中也存在悬垂曲面建模功能，其曲面建模效果较好，但悬垂曲面建模算法不公开。
[0005]因此，需要提出一种新的悬垂曲面建模方法，以便能够一次性创建出效果较好的平滑悬垂曲面。

技术实现思路

[0006]为了对现有悬垂曲面建模方法等高线过梳时，悬垂曲面会带有层次感，效果不佳，需对曲面进行二次平滑操作，才能得到理想的效果的问题，本专利技术提供了一种基于可视点和RBF插值的悬垂曲面建模方法，能够一次性创建出效果较好的平滑悬垂曲面。/>[0007]为实现上述目的，本专利技术实施例提供了如下的技术方案：
[0008]第一方面，在本专利技术提供的一个实施例中，提供了一种基于可视点和RBF插值的悬垂曲面建模方法，包括以下步骤：
[0009]获取悬垂曲面建模的覆盖元素和基准平面，对覆盖元素和基准平面进行网格划分，得到三维场景网格模型；
[0010]提取悬垂方向下三维场景网格模型中的可视顶点，将可视点作为悬垂曲面建模的输入参数；
[0011]利用RBF插值算法计算悬垂曲面的拟合方程，根据悬垂曲面建模的输入参数，拟合悬垂曲面。
[0012]在本专利技术提供的一些实施例中，所述覆盖元素为被悬垂曲面覆盖的元素，所述悬垂方向为所述基准平面的平面法向量方向的反方向，所述基准平面的范围即悬垂曲面建模计算范围。
[0013]在本专利技术提供的一些实施例中，所述基准平面为自定义的一个矩形基准平面。
[0014]在本专利技术提供的一些实施例中，对覆盖元素和基准平面进行网格划分，得到的三维场景网格模型为三维场景的三角片网格模型；所述网格划分为将覆盖元素和基准平面拆分为诸多三角形。
[0015]在本专利技术提供的一些实施例中，所述覆盖元素采用Delaunay三角剖分算法进行网格划分，所述基准平面采用均匀拆分法进行网格划分，所述基准平面拆分为若干个矩形块，每个矩形块按对角线拆分为两个三角形。
[0016]在本专利技术提供的一些实施例中，悬垂方向下三维场景网格模型中的可视顶点提取的方法为：沿悬垂方向获取三维场景网格模型中所有三角片上可视顶点数据。
[0017]在本专利技术提供的一些实施例中，所述可视顶点的计算方法，包括以下步骤：
[0018]获取三维场景网格模型中所有三角片的悬垂方向和法向量，剔除悬垂方向和法向量同向的背面三角片，获得背面三角片剔除后的网格模型；
[0019]遍历背面三角片剔除后的网格模型，获取背面三角片剔除后的网格模型中所有三角片的顶点，获得顶点数据集；
[0020]根据获得的所述顶点数据集，基于OpenGL中的深度测试算法计算获得可视点集合。
[0021]在本专利技术提供的一些实施例中，所述顶点数据集标记为P，
[0022]P＝{p1，p2，...，p
n
}，p
n
为网格模型为Mesh
‘
中的第n个顶点，n为非零自然数，所述顶点数据集不包含重复顶点。
[0023]在本专利技术提供的一些实施例中，基于RBF插值算法进行悬垂曲面拟合时，基于RBF插值的曲面方程为：
[0024][0025]其中，v为悬垂曲面上任意一点，v
i
为可视点集合中第i个可视点，i＝0，1，...，l，l为可视点的数目；W
i
为可视点对悬垂曲面的影响系数，W
i
为0
‑
1之间的小数，且1之间的小数，且为RBF核函数。其中，RBF核函数中“.”表示任意值。
[0026]在本专利技术提供的一些实施例中，所述悬垂曲面经过背面三角片剔除后的网格模型中的所有可视顶点，所有可视顶点输入曲面方程，求解得到所有可视顶点对悬垂曲面的影响系数集合，确定悬垂曲面上任意一点的目标悬垂曲面方程，进行拟合悬垂曲面。
[0027]其中，所有可视顶点输入曲面方程可得线性方程组，线性方程组为：
[0028][0029]通过奇异值分解求解线性方程组，得到l个可视顶点对悬垂曲面的影响系数集合。
[0030]本专利技术提供的技术方案，具有如下有益效果：
[0031]本专利技术的基于可视点和RBF插值的悬垂曲面建模方法，采用三维场景可视点作为
悬垂曲面建模输入，可以尽可能保留目标曲面的局部特征，并利用RBF插值算法计算目标曲面方程，得到平滑的输出结果，无需进行二次平滑操作，能够一次性创建出效果较好的平滑悬垂曲面。
[0032]本专利技术的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术。
附图说明
[0033]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0034]图1为本专利技术的一种基于可视点和RBF插值的悬垂曲面建模方法的流程图。
[0035]图2为本专利技术一个实施例中悬垂曲面建模方法的样例中输入的覆盖元素和基准平面的结构示意图。
[0036]图3为本专利技术一个实施例中悬垂曲面建模方法中三维场景网格划分结果示意图。
[0037]图4为本专利技术一个实施例中悬垂曲面建模方法中可视点提取的结构示意图。
[0038]图5为本专利技术一个实施例中悬垂曲面建模方法中从悬垂方向观察可视点的示意图。
[0039]图6为本专利技术一个实施例中悬垂曲面建模方法中可视顶点的计算的流程图。
[0040]图7为本专利技术一个实施例中悬垂曲面建模方法中悬垂曲面结果示意图。
具体实施方式
[0041]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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。
[0042]参阅图1所示，图1为本专利技术提供的一种基于可视点和RBF插值的悬垂曲面建模方法的流程图。本专利技术提供的一种基于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可视点和RBF插值的悬垂曲面建模方法，其特征在于，包括：获取悬垂曲面建模的覆盖元素和基准平面，对覆盖元素和基准平面进行网格划分，得到三维场景网格模型；提取悬垂方向下三维场景网格模型中的可视顶点，将可视点作为悬垂曲面建模的输入参数；利用RBF插值算法计算悬垂曲面的拟合方程，根据悬垂曲面建模的输入参数，拟合悬垂曲面。2.如权利要求1所述的基于可视点和RBF插值的悬垂曲面建模方法，其特征在于：所述覆盖元素为被悬垂曲面覆盖的元素，所述悬垂方向为所述基准平面的平面法向量方向的反方向，所述基准平面的范围即悬垂曲面建模计算范围。3.如权利要求1或2所述的悬垂曲面建模方法，其特征在于：所述基准平面为自定义的一个矩形基准平面。4.如权利要求3所述的基于可视点和RBF插值的悬垂曲面建模方法，其特征在于：对覆盖元素和基准平面进行网格划分，得到的三维场景网格模型为三维场景的三角片网格模型；所述网格划分为将覆盖元素和基准平面拆分为诸多三角形。5.如权利要求4所述的基于可视点和RBF插值的悬垂曲面建模方法，其特征在于：所述覆盖元素采用Delaunay三角剖分算法进行网格划分，所述基准平面采用均匀拆分法进行网格划分，所述基准平面拆分为若干矩形块，每个矩形块按对角线拆分为两个三角形。6.如权利要求5所述的基于可视点和RBF插值的悬垂曲面建模方法，其特征在于：悬垂方向下三维场景网格模型中的可视顶点提取的方法为：沿悬垂方向获取三维场景网格模型中所有三角片上可视顶...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾江佑，杨佳东，
申请(专利权)人：江西博微新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：