基于遗传操作的三维模型生成方法技术

本发明专利技术涉及一种基于遗传操作的三维模型生成方法，包括下述步骤：输入三维模型集合；从三维模型集合中任意选取两个三维模型，分别记为三维模型A、三维模型B；计算三维模型A的功能部件与三维模型B的功能部件的对应值；基于对应值选取三维模型A的功能部件及三维模型B的功能部件，分别记为功能部件集合A10、功能部件集合B10；组装功能部件集合A10及功能部件集合B10得到组装模型；将组装模型进行结构优化得到新的三维模型。本发明专利技术利用了交叉遗传的优点，方法简单、可靠性高，丰富了三维模型数据集；同时，新生成的三维模型可以进一步作为输入的基本三维模型，参于新一轮的交叉组合中，不断演化生成更多的三维模型，极大丰富了三维模型数据集。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于计算机图像学领域，尤其涉及一种。
技术介绍
三维建模是当前计算机图形学领域的难点之一。如何根据已有三维模型，自动生成新的三维模型，是解决三维建模，丰富现有三维模型数据集的重要途径。现有的自动生成三维模型的方法主要包括过程式建模和结构保持形变两个方法。过程式建模方法的主要缺点是需要由用户定义用于生成三维模型的形状语法。形状语法通常由若干个产生式规则构成一个语法系统。而且，人造物体的结构往往较为复杂，其结构与物体功能密切关联，因而定义用于生成人造物体三维模型的形状语法非常困难，特别是对于普通用户而言，更是难以完成。尽管现在有基于若干输入样例自动生成形状语法的方法，即逆向过程建模，但是这类方法目前还只能适用于植物、装饰图案等，不能用于结构与功能关联较强的人造物体；另一类方法是结构保持形变，该方法的缺点是主要通过形变(部件比例缩放、位移等)来生成三维模型的新的变种，但是无法生成新的结构。生物学中的遗传保证了物种的相对稳定性及多样性，将遗传学中的交叉遗传应用于三维模型的生成尚未见类似的报道。
技术实现思路
基于此，有必要针对现有三维模型生成方法存在的缺陷，提供一种。一种，包括下述步骤输入三维模型集合；从所述三维模型集合中任意选取两个三维模型，分别记为三维模型A、三维模型B ;计算所述三维模型A的功能部件与所述三维模型B的功能部件的对应值；基于所述对应值选取所述三维模型A及所述三维模型B的相应部件，分别记为功能部件集合A10、功能部件集合BlO ；组装所述功能部件集合AlO及所述功能部件集合BlO得到组装模型；将所述组装模型进行结构优化得到新的三维模型。在本实施例中，其中，输入三维模型集合，还包括下述步骤标注所述三维模型集合中的三维模型的功能部件；将所述三维模型集合中的三维模型的朝向设置一致。在本实施例中，其中，计算所述三维模型A的功能部件与所述三维模型B的功能部件的对应值，包括下述步骤调整所述三维模型A及所述三维模型B，使所述三维模型A的功能部件及所述三维模型B的功能部件具有相同的大小比例；将经调整后的三维模型A及三维模型B平移至同一坐标系下；基于同一坐标系下的三维模型A及三维模型B，计算所述三维模型A的功能部件与所述三维模型B的功能部件的对应值；其中，所述对应值的计算方法为C1,2 = Di1(BvB2) = max{max min d{x, y), max min d{x,y)}1xGB-ι yE^2ye^2式中，BI和B2分别是三维模型A的功能部件和三维模型B的功能最小包围盒，其中，最小包围盒为包含三维模型A的功能部件和三维模型B的功能部件的体积最小长方体， Dh是上述两个长方体之间的Hausdorff距离，x和y为最小包围盒的顶点，d代表三维空间欧式距离。 在本实施例中，所述对应值的阀值为所述功能部件集合AlO与所述功能部件集合 BlO之间对应值的最大值的O. 5倍。在本实施例中，所述功能部件集合AlO和功能部件集合BlO之和覆盖所述三维模型A的功能部件或所述三维模型B的功能部件。在本实施例中，所述功能部件集合AlO与功能部件集合BlO具有不同的功能。在本实施例中，其中，组装所述功能部件集合AlO及所述功能部件集合BlO得到组装模型，包括下述步骤检测所述三维模型A的边界部件，其中，所述边界部件为所述三维模型A中未被选中且与所述功能部件集合AlO相邻的部件；处理所述边界部件使其与所述功能部件集合BlO相吻合；将经处理后的边界部件和功能部件集合AlO进行组装得到新的三维模型。在本实施例中，所述处理所述边界部件包括将所述边界部件进行移动、形变。在本实施例中，所述结构优化包括对所述组装模型的部件之间的相邻关系进行处理，使所述连接关系相匹配，所述相邻关系包括连接关系、对称关系、正交关系及平行关系。上述生成三维模型的方法基于遗传操作中的交叉遗传。首先输入三维模型A、三 维模型B作为基本三维模型，再通过计算三维模型A的功能部件与三维模型B的功能部件的对应值选取功能部件集合AlO及功能部件集合B10，并将功能部件集合AlO及功能部件集合BlO交叉组合最终得到新的三维模型，有效利用了交叉遗传的优点，方法简单、可靠性高，大大丰富了三维模型数据集；同时，由于新生成的三维模型可以进一步作为输入的基本三维模型，参于新一轮的交叉组合中，不断演化生成更多的三维模型，极大丰富了三维模型数据集。附图说明图1为本专利技术实施例提供的的步骤流程图。图2为本专利技术实施例提供的输入三维模型集合的步骤流程图。图3为本专利技术实施例提供的基于遗传操作生成三维模型的原理示意图。图4为本专利技术实施例提供的计算三维模型A的功能部件与三维模型B的功能部件的对应值的步骤流程图。图5为本专利技术实施例提供的组装功能部件集合AlO及功能部件集合BlO得到组装模型的步骤流程图。具体实施方式请参阅图1，图1为本专利技术实施例提供的的流程不意图。包括下述步骤步骤SllO :输入三维模型集合。在本专利技术提供的实施例中，三维模型主要是指由人造物体(如桌子、椅子、台灯等)的三维模型，每个人造物体三维模型通常由若干个部件(都是独立的几何形体)构成，为了便于说明，本专利技术将三维模型的部件分为功能部件，功能部件主要是指发生作用的主要部件，例如，在椅子中，靠背、椅座及扶手等为功能部件。在本专利技术中，在本专利技术中，输入三维模型集合主要来源是互联网的三维模型库，这些三维模型是有大量三维建模人员使用三维建模软件方法建立并共享。可以理解，在本专利技术提供的实施例中，输入的三维模型集合一般是由同类的三维模型组成的集合，比如全部桌子或椅子或台灯等同类的人造三维模型构成的三维模型集合。为了便于说明，本专利技术实施例全部以椅子作为说明，可以理解，本专利技术的保护范围并不局限于椅子，比如桌子、台灯等其他的人造三维模型均在本专利技术的保护范围之内。请参阅图2，为本专利技术实施例提供的输入三维模型集合的步骤流程图，其包括下述步骤步骤Slll :标注三维模型集合中的三维模型的功能部件。在本专利技术提供的实施例中，一般采用人工交互的方法将三维模型集合中的主要功能部件标注出来。本专利技术以椅子作为说明，首先通过人工交互的方法将输入的椅子的主要功能部件，如靠背、座、扶手和腿标注出来，加以区分。步骤S112 :将三维模型集合中的三维模型的朝向设置一致。在本专利技术提供的实施例中，通过计算机操作，将椅子的朝向设置为同一方向，比如将椅子的正向朝Z轴正向，向上方向朝Y轴正向。可以理解，经步骤SllO后，三维模型集合中的所有三维模型均具有相同的方位，以便后续的操作。步骤S120 :从输入的三维模型集合中任意选取两个三维模型。请参阅图3，为本专利技术实施例提供的基于遗传操作生成三维模型的原理示意图。从图3中可以看出，从椅子集合中任意选取两个椅子，并标记为三维模型A、三维模型B。步骤S130 :计算三维模型A的功能部件与三维模型B的功能部件的对应值。基于步骤S120中选取的三维模型A、三维模型B，计算三维模型A的功能部件及三维模型B的功能部件的对应值。请参阅图4，为本专利技术实施例提供的计算三维模型A的功能部件与三维模型B的功能部件的对应值的步骤流程图，其包括下述步骤步骤S131 :调整三维模型A及三维模型B，使三维模型A的功能部件及三维模型B的功能部件具有相同的大小比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于遗传操作的三维模型生成方法，其特征在于，包括下述步骤：输入三维模型集合；从所述三维模型集合中任意选取两个三维模型，分别记为三维模型A、三维模型B；计算所述三维模型A的功能部件与所述三维模型B的功能部件的对应值；基于所述对应值选取所述三维模型A的功能部件及所述三维模型B的功能部件，分别记为功能部件集合A10、功能部件集合B10；组装所述功能部件集合A10及所述功能部件集合B10得到组装模型；将所述组装模型进行结构优化得到新的三维模型。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐凯，陈宝权，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：