一种基于骨架草图绘制的三维建模方法技术

本发明专利技术公开了一种基于骨架草图绘制的三维建模方法，所述方法包括以下步骤：Ｓ１，绘制一条基础曲线，即为主骨架线，作为将来生成网格模型的基础路径；Ｓ２，在所述主骨架线的基础上，根据想要生成模型的形状，沿着该主骨架线的方向，垂直地绘制一条或多条支撑线，用于控制网格模型的膨胀细节；Ｓ３，根据想要生成模型的形状，绘制封闭的截曲线；Ｓ４，根据所述主骨架线、支撑线和截曲线创建三维模型。本发明专利技术在绘制线条的时候更简单方便，生成的模型更加规则、光滑。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图形学领域，特别涉及到一种基于骨架草图绘制的三维(3D)建模方法。
技术介绍
自由形态建模是是三维建模系统中的重要组成部分，这种建模方 式无论从使用人群、设计要求，到应用领域，都有着与其它的三维草 图技术明显不同之处。自由形态模型的使用者不是专业设计师，而是 所有对此感兴趣的用户，甚至是低龄的小孩，这就需要自由形态建模 系统从设计上更加容易上手，没过于繁瑣的提示过程和控件按钮。而 由于自由形态建模系统的简易性和曲线的随意性，其应用领域主要在 玩具设计巿场和简笔画绘图软件方面。1999年，日本东京大学的TakeoIgarashi第一次设计出了基于草绘 的三维自由形态设计系统一一Teddy，这种交互系统放弃了其它三维 建模系统"精确制图"的思想，允许用户绘制的自由曲线，并采用了 一种曲面膨胀算法，将用户输入的草绘轮廓线进行膨胀处理，然后通 过切割、光顺等手势操作对模型进行编辑修改，使之逐步达到设计者 的初始意图。从此，基于自由曲线的轮廓建模已经被越来越多的学者 所重视，也成为了如今图形学领域中一个热点研究方向。当前自由形 态设计方法的草图设计都是待生成模型的轮廓曲线，而勾勒轮廓的过 程本身不仅难于控制，也容易增加用户的负担。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种在绘制线条的时候更简单方便，生成的 模型更加规则、光滑的基于骨架草图的3D建模方法。为达到上述目的，本专利技术的技术方案提供一种基于骨架草图绘制4的三维建模方法，所述方法包括以下步骤Sl，绘制一条基础曲线，即为主骨架线，作为将来生成网格模型的基础路径；S2，在所述主骨架线的基础上，根据想要生成模型的形状，沿着该主骨架线的方向，垂直地绘制一条或多条支撑线，用于控制网格模型的膨胀细节；S3，根据想要生成模型的形状，绘制封闭的截曲线；S4,根据所述主骨架线、支撑线和截曲线创建三维模型。其中，在步骤S4之后还包括S5，根据想要生成模型的形状对步骤S4创建的三维模型进行修改。其中，在步骤S5之后还包括S6,重复步骤S1 S5的搡作，得封一系列三维模型，并进行组合，融合或粘贴。其中，步骤S4中，利用扫描曲面的方法创建三维模型。其中，创建三维模型具体包括以下步骤对主骨架线进行映射处理，沿着曲线方向，以曲线的长度为变量，将二维的主骨架曲线映射到新二维坐标系的x轴上，再将每一条支撑线映射到新二维坐标系的一个点中，该点的x坐标为二维骨架曲线对应的x值，y坐标为支撑线长度；以所有支撑线映射的坐标为节点，釆用样条插值的方法算出主骨架线上每一点的支撑长度；按照一定的步长，沿着主骨架线的方向，根据之前算出的每一节点的支撑长度，以所述截曲线为膨胀形状进行网格膨胀。上述技术方案具有如下优点本专利技术在绘制线条的时候更简单方便，生成的模型更加规则、光滑。附图说明图1是本专利技术实施例的一种一种基于骨架草图绘制的3D建模方法的流程示意图2是本专利技术实施例的一种基于骨架草图绘制的3D建模方法流程示意图3是本专利技术实施例的另一种基于骨架草图绘制的3D建模方法流程示意图。具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。结合 图l，本实施例的基于骨架草图绘制的3D建模方法包含如下步骤a、 主骨架线的绘制用户绘制一条基础曲线，即为主骨架线，作为将来生成网格模型的基础路径。b、 支撑线的绘制在a中主骨架线的基础上，用户根据想要生成模型的形状，沿着该主骨架线的方向，垂直地绘制支撑线，对于每条主骨架线，用户可以绘制多条支撑线控制网格模型的膨胀细节。c、 截曲线的绘制用户可以选择特定的曲线形状，例如椭圆等，或者手工绘制曲线，该曲线即为将生成网格模型的截曲线形状，截曲线为封闭曲线。d、 模型建立根据用户在a绘制的主骨架线、b绘制的支撑线，以及c绘制的截曲面形状创建三维模型。创建出的模型具有良好的光滑性，在这个部分中，a中绘制的主骨架线和b中绘制的支撑线构成了待生成模型的侧面轮廓，而c中绘制的截曲面形状构成了待生成模型的截面轮廓，方法釆用sweep surface (扫描曲面)的方法，沿着主骨架线的方向膨胀出网格模型。e、 模型修改用户可以利用两种方式修改模型， 一种是传统的操作方法，例如剪切。另一种是调整主骨架线的形状修改模型。f、融合与粘贴用户可以重复a e的操作，得到一系列网格模型单元，这些单元可以被任意组合，融合或粘贴。概括地说，为了解决上述技术问题，本专利技术首先允许用户输入三类信息，即a中描述的主骨架线，b中描述的支撑线以及c中描述的截曲面。主骨架线与支撑线是生成模型侧面轮廓的主要依据，而截曲面形状是生成模型截面轮廓的主要依据。在模型建立过程中，方法首先对主骨架线进行映射处理，沿着曲线方向，以曲线的长度为变量，将二维的主骨架曲线映射到新二维坐标系的x轴上，新二维坐标系是把曲线拉成直线当作坐标轴x，坐标x值表示的是某点到端点的曲线长度。y坐标就是按照该点的截曲面长度来确定。再将每一条支撑线映射到新二维坐标系的一个点中，该点的x坐标为二维骨架曲线对应的x值，y坐标为支撑线长度。接着以所有支撑线映射的坐标为节点，采用样条插值的方法算出主骨架线上每一点的支撑长度。最后，按照一定的步长，沿着主骨架线的方向，根据之前算出的每一节点的支撑长度，进行网格膨胀，膨胀形状为c中输入的截曲面。实验结果表明本方法可以方便快捷的进行三维模型创建工作，生成的模型具有很好的光滑性和规则性。下面以具体实例进行详细说明。参照图2，表示基于骨架草图绘制的3D建模方法流程步骤a e的例子，图中表示的步骤为a、 主骨架线的绘制如图2的步骤1，用户想要生成饰品的模型，需要先根据饰品的形状，绘制一条基础曲线，即为主骨架线，作为将来生成网格模型的基础路径。如图所示这条主骨架线与饰品的大体形态相一致。b、 支撑线的绘制在a中主骨架线的基础上，用户根据想要生成模型的形状，沿着该主骨架线的方向，垂直地绘制支撑线，对于每条主骨架线，用户可以绘制多条支撑线控制网格模型的膨胀细节，参考7图2的步骤2，用户根据将要生成饰品模型的形状，在垂直主骨架线的方向画出几条支撑线，对比最终的结果我们可以看到，支撑线所在的位置是饰品模型宽度变化的极值点，而支撑线的长度为该点饰品模型的宽度。c、 截曲线的绘制用户可以选择特定的曲线形状，例如椭圆等，或者手工绘制曲线，该曲线即为将生成网格模型的截曲线形状，截曲线为封闭曲线。参考图2的步骤3，饰品的模型选定为椭圆形，用户调整椭圆长宽比，控制椭圆的比率。d、 模型建立'.根据用户在a绘制的主骨架线、b绘制的支撑线，以及c绘制的截曲面形状创建三维模型。创建出的模型具有良好的光滑性，在这个部分中，a中绘制的主骨架线和b中绘制的支撑线构成了待生成模型的侧面轮廓，而c中绘制的截曲面形状构成了待生成模型的截面轮廓，方法釆用sweep surface的方法，沿着主骨架线的方向膨胀出网格模型，如图2的步骤4，生成的模型都是根据用户输入的主骨架线、支撑线和截曲面形状，在模型建立过程中，方法首先对主骨架线进行映射处理，沿着曲线方向，以曲线的长度为变量，将二维的主骨架曲线映射到新二维坐标系的x轴上，再将每一条支撑线映射到新二维坐标系的一个点中，该点的x坐标为二维本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于骨架草图绘制的三维建模方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：　Ｓ１，绘制一条基础曲线，即为主骨架线，作为将来生成网格模型的基础路径；　Ｓ２，在所述主骨架线的基础上，根据想要生成模型的形状，沿着该主骨架线的方向，垂直地绘制一条或多条支撑线，用于控制网格模型的膨胀细节；　Ｓ３，根据想要生成模型的形状，绘制封闭的截曲线；　Ｓ４，根据所述主骨架线、支撑线和截曲线创建三维模型。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡事民，栾鹏，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]