專利名稱：用于創(chuàng)建模型數(shù)據(jù)的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及信息處理技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種用于創(chuàng)建模型數(shù)據(jù)的方法及系統(tǒng)
背景技術(shù)：
在表現(xiàn)物體的各種形體的應(yīng)用中，據(jù)統(tǒng)計(jì)，類似于衣服、貝殼、電腦椅、花瓶、三維地圖等“殼體”的表現(xiàn)要占50%以上。目前生成3D模型數(shù)據(jù)的方法有基于傳統(tǒng)的網(wǎng)格模型的方法，有基于參數(shù)曲面的連續(xù)表示方法(比如Bezier曲面，樣條曲面)，細(xì)分曲面，隱函數(shù)曲面等，還有基于實(shí)體模型的方法。對(duì)于上述“殼體”的表現(xiàn)方法，例如采用傳統(tǒng)的三角面片的方式，需要用上下兩層的面片，才能來(lái)表示這些有厚度的模型。兩層之間沒(méi)有約束關(guān)系， 調(diào)整形狀很困難，操作一層的時(shí)候，另一層不會(huì)做自動(dòng)的相應(yīng)改變，在這兩層之間我們必須記錄一個(gè)正確的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在模型形狀需要修改時(shí)，必須對(duì)兩層分別做一次修改，這對(duì)用戶而言，顯然很不方便，另一方面這需要占用大量的存儲(chǔ)空間。如果采用實(shí)體模型，則會(huì)為建模和可視化過(guò)程帶來(lái)很大的計(jì)算復(fù)雜度。同時(shí)，對(duì)于多數(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，實(shí)體模型的表示包含了相當(dāng)一部分多余的信息(如模型的內(nèi)部數(shù)據(jù))，這顯然帶來(lái)很大的存儲(chǔ)負(fù)擔(dān)。因此需要一種用于創(chuàng)建模型數(shù)據(jù)的方法及系統(tǒng)，可以方便用戶創(chuàng)建或者存儲(chǔ)模型數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于創(chuàng)建模型數(shù)據(jù)的方法及系統(tǒng)。本發(fā)明一方面提供一種用于創(chuàng)建模型數(shù)據(jù)的方法，包括獲取基于厚度模型的初始模型數(shù)據(jù)；響應(yīng)于用戶輸入所述初始模型數(shù)據(jù)的至少部分頂點(diǎn)的厚度值，分別調(diào)整所述至少部分頂點(diǎn)的厚度；響應(yīng)于用戶輸入所述初始模型數(shù)據(jù)的至少部分頂點(diǎn)的位置值，分別調(diào)整所述至少部分頂點(diǎn)的位置；以及基于所述初始模型數(shù)據(jù)以及調(diào)整后的所述至少部分頂點(diǎn)，獲得基于厚度模型的模型數(shù)據(jù)。本發(fā)明另一方面提供一種用于創(chuàng)建模型數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，包括初始模型數(shù)據(jù)獲取裝置，用于獲取基于厚度模型的初始模型數(shù)據(jù)；頂點(diǎn)厚度調(diào)整裝置，用于響應(yīng)于用戶輸入所述初始模型數(shù)據(jù)的至少部分頂點(diǎn)的厚度值，分別調(diào)整所述至少部分頂點(diǎn)的厚度；頂點(diǎn)位置調(diào)整裝置，響應(yīng)于用戶輸入所述初始模型數(shù)據(jù)的至少部分頂點(diǎn)的位置值，分別調(diào)整所述部分頂點(diǎn)的位置；以及模型數(shù)據(jù)生成裝置，用于基于所述初始模型數(shù)據(jù)以及調(diào)整后的所述至少部分頂點(diǎn)，獲得基于厚度模型的模型數(shù)據(jù)。本發(fā)明另一方面還提供一種厚度模型，其中該厚度模型包括頂點(diǎn)三維空間坐標(biāo)以及頂點(diǎn)厚度，并且在基于厚度模型的模型數(shù)據(jù)文件中指定所述頂點(diǎn)的厚度方向。本發(fā)明的基于厚度模型的模型數(shù)據(jù)生成方法或系統(tǒng)使得基于厚度模型的模型數(shù)據(jù)非常容易被維護(hù)和修改，用戶只需要調(diào)整模型數(shù)據(jù)的頂點(diǎn)的位置和它附帶的厚度，就可以對(duì)模型進(jìn)行編輯，而不需考慮兩個(gè)表面之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系.這極大的方便了建模的過(guò)程，提高了建模的效率。而且存儲(chǔ)這樣的模型數(shù)據(jù)也大大地節(jié)省了存儲(chǔ)空間。


為了對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的特征和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，將參照以下附圖。如果可能的話，在附圖和描述中使用相同或者類似的參考標(biāo)號(hào)以指代相同或者類似的部分。其中圖1示出了對(duì)基于厚度模型的模型數(shù)據(jù)的基本操作；圖2示出了本發(fā)明用于創(chuàng)建模式數(shù)據(jù)的第一具體實(shí)施方式
；圖3示出了本發(fā)明用于創(chuàng)建模式數(shù)據(jù)的第二具體實(shí)施方式
；圖4示出了本發(fā)明獲得基于厚度模型的初始模型數(shù)據(jù)的第一具體實(shí)施方式
；圖5示出了本發(fā)明獲得基于厚度模型的初始模型數(shù)據(jù)的第二具體實(shí)施方式
；圖6示出了本發(fā)明獲得基于厚度模型的初始模型數(shù)據(jù)的第三具體實(shí)施方式
；圖7、8示出了本發(fā)明用于將基于厚度模型的模式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為基于現(xiàn)有網(wǎng)格模型的模型數(shù)據(jù)的具體實(shí)施方式
；圖9示出了本發(fā)明用于創(chuàng)建模式數(shù)據(jù)的系統(tǒng)框架圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參考本發(fā)明的示例性實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述，在附圖中圖解說(shuō)明了所述實(shí)施例的示例，其中相同的參考數(shù)字始終指示相同的元件。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于所公開的示例實(shí)施例。還應(yīng)當(dāng)理解，并非所述方法和設(shè)備的每個(gè)特征對(duì)于實(shí)施任一權(quán)利要求所要求保護(hù)的本發(fā)明都是必要的。此外，在整個(gè)公開中，當(dāng)顯示或描述處理或方法時(shí)，方法的步驟可以以任何順序或者同時(shí)執(zhí)行，除非從上下文中能清楚一個(gè)步驟依賴于先執(zhí)行的另一步驟。此外，步驟之間可以有顯著的時(shí)間間隔。正如在背景技術(shù)部分所指出的，基于現(xiàn)有的網(wǎng)格模型的造型方法或者基于實(shí)體模型的造型方法存在諸多的缺陷，無(wú)法滿足現(xiàn)在或者將來(lái)應(yīng)用的需求。而本發(fā)明則另辟蹊徑地提出厚度模型以克服現(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)或者多個(gè)缺陷。如表1所示，厚度模型包括了模型數(shù)據(jù)的頂點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)Χ、γ、ζ以及該頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)的厚度值τ。而厚度的方向則可以有靈活的安排，比如統(tǒng)一在模型數(shù)據(jù)文件中規(guī)定所有的厚度方向都沿頂點(diǎn)的法向，或者統(tǒng)一規(guī)定厚度方向指向同一個(gè)方向(比如一個(gè)具有厚度的球面，其上的頂點(diǎn)都指向球心)，同一個(gè)軸(假設(shè)軸以X = ^CcpY = YC1來(lái)表示，那么厚度模型上任意一點(diǎn)O^YpZi)的厚度方向?yàn)?((Xi-Xo)，(Yi-Ytl)，0)，其中i為自然數(shù))等。則基于厚度模型的模型數(shù)據(jù)的一個(gè)頂點(diǎn)ν就可以表示為Vi (Xi, Yi, Zi, Ti)。當(dāng)然本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，也可以對(duì)模型數(shù)據(jù)的各個(gè)頂點(diǎn)分別單獨(dú)地定義其厚度方向，如此基于厚度模型的模型數(shù)據(jù)的一個(gè)頂點(diǎn)V就可以表示為Vi (Xi, Yi, Zi, Ti, Dix，Diy，Diz)。將基于厚度模型的模型數(shù)據(jù)的各個(gè)相鄰頂點(diǎn)以邊相連，則可以構(gòu)成了厚度模型的模型數(shù)據(jù)的具有厚度的面，具體如表2所示。模型文件由頂點(diǎn)列表(表1)和面列表(表幻組成。下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的基于厚度模型的模型數(shù)據(jù)文件的實(shí)例總頂點(diǎn)數(shù)；總面數(shù)；厚度方向(比如法向，指向固定點(diǎn)，指向固定軸等)；點(diǎn)列表(如表1)；
面列表(如表2)。表 權(quán)利要求
1.一種用于創(chuàng)建模型數(shù)據(jù)的方法，包括 獲取基于厚度模型的初始模型數(shù)據(jù)；響應(yīng)于用戶輸入所述初始模型數(shù)據(jù)的至少部分頂點(diǎn)的厚度值，分別調(diào)整所述至少部分頂點(diǎn)的厚度；響應(yīng)于用戶輸入所述初始模型數(shù)據(jù)的至少部分頂點(diǎn)的位置值，分別調(diào)整所述至少部分頂點(diǎn)的位置；以及基于所述初始模型數(shù)據(jù)以及調(diào)整后的所述至少部分頂點(diǎn)，獲得基于厚度模型的模型數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括響應(yīng)于用戶選定所述初始模型數(shù)據(jù)的部分頂點(diǎn)，確定所述部分頂點(diǎn)所構(gòu)成的區(qū)域；以及進(jìn)一步細(xì)分所述部分頂點(diǎn)所構(gòu)成的區(qū)域，以形成更多基于厚度模型的頂點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中獲取基于厚度模型的初始模型數(shù)據(jù)包括 獲取基本體素；接收用戶輸入的基本體素的相關(guān)幾何尺寸以及厚度值； 確定基本體素的基本面以獲得初始模型數(shù)據(jù)的各個(gè)頂點(diǎn)； 對(duì)各個(gè)頂點(diǎn)賦予厚度值從而形成基于厚度模型的初始模型數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中獲取基于厚度模型的初始模型數(shù)據(jù)包括 將基于網(wǎng)格模型的模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為基于厚度模型的初始模型數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，所述將基于網(wǎng)格模型的模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為基于厚度模型的初始模型數(shù)據(jù)包括構(gòu)造一個(gè)基于基本體素的基于厚度模型的初始模型數(shù)據(jù)，指定初始模型數(shù)據(jù)的頂點(diǎn)的厚度方向，并將初始模型數(shù)據(jù)的頂點(diǎn)位置和厚度作為未知數(shù)；求解所述未知數(shù)以獲得一個(gè)優(yōu)化的初始模型數(shù)據(jù)，該優(yōu)化的初始模型數(shù)據(jù)使得基于網(wǎng)格模型的模型數(shù)據(jù)中的每個(gè)點(diǎn)到初始模型數(shù)據(jù)的距離之和最小；計(jì)算基于網(wǎng)格模型的模型數(shù)據(jù)中的每個(gè)點(diǎn)到初始模型數(shù)據(jù)的距離； 如果所有的距離都已經(jīng)小于等于預(yù)設(shè)閾值，則將所述初始模型數(shù)據(jù)作為基于厚度模型的模型數(shù)據(jù)；如果網(wǎng)格模型的模型數(shù)據(jù)中存在頂點(diǎn)到初始模型數(shù)據(jù)的距離大于預(yù)設(shè)閾值，則在離該頂點(diǎn)最近的初始模型數(shù)據(jù)的面上添加一個(gè)新的基于厚度模型的頂點(diǎn)，并且返回到上述計(jì)算步驟。
6.如權(quán)利要求4或5所述的方法，還包括將所述基于網(wǎng)格模型的模型數(shù)據(jù)根據(jù)語(yǔ)義分為多個(gè)部分； 分別將各個(gè)部分轉(zhuǎn)換為基于厚度模型的初始模型數(shù)據(jù)；以及組合所述各個(gè)部分對(duì)應(yīng)的基于厚度模型的初始模型數(shù)據(jù)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括沿基于厚度模型的模型數(shù)據(jù)的每一個(gè)頂點(diǎn)的厚度方向分別生成一個(gè)新的頂點(diǎn)，所述每一個(gè)頂點(diǎn)與新的頂點(diǎn)之間距離為原來(lái)每一個(gè)頂點(diǎn)的厚度值；以及在相鄰的新的頂點(diǎn)之間連接一條邊，從而形成新的基于網(wǎng)格模型的模型數(shù)據(jù)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括如果一個(gè)頂點(diǎn)原來(lái)在所述基于厚度模型的模型數(shù)據(jù)的邊界上，則在該頂點(diǎn)與其對(duì)應(yīng)的新的頂點(diǎn)之間連接一條邊。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述厚度模型包括頂點(diǎn)三維空間坐標(biāo)以及頂點(diǎn)厚度。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中在基于厚度模型的模型數(shù)據(jù)文件中指定所述頂點(diǎn)的厚度方向。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，所述基于所述初始模型數(shù)據(jù)以及調(diào)整后的部分頂點(diǎn)，獲得基于厚度模型的模型數(shù)據(jù)還包括至少平滑所述初始模型數(shù)據(jù)的部分頂點(diǎn)。
12.一種用于創(chuàng)建模型數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，包括初始模型數(shù)據(jù)獲取裝置，用于獲取基于厚度模型的初始模型數(shù)據(jù)； 頂點(diǎn)厚度調(diào)整裝置，用于響應(yīng)于用戶輸入所述初始模型數(shù)據(jù)的至少部分頂點(diǎn)的厚度值，分別調(diào)整所述至少部分頂點(diǎn)的厚度；頂點(diǎn)位置調(diào)整裝置，響應(yīng)于用戶輸入所述初始模型數(shù)據(jù)的至少部分頂點(diǎn)的位置值，分別調(diào)整所述至少部分頂點(diǎn)的位置；以及模型數(shù)據(jù)生成裝置，用于基于所述初始模型數(shù)據(jù)以及調(diào)整后的所述至少部分頂點(diǎn)，獲得基于厚度模型的模型數(shù)據(jù)。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，還包括用于響應(yīng)于用戶選定所述初始模型數(shù)據(jù)的部分頂點(diǎn)，確定所述部分頂點(diǎn)所構(gòu)成的區(qū)域的裝置；以及用于進(jìn)一步細(xì)分所述部分頂點(diǎn)所構(gòu)成的區(qū)域，以形成更多基于厚度模型的頂點(diǎn)的裝置。
14.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述初始模型數(shù)據(jù)獲取裝置包括 用于獲取基本體素的裝置；用于接收用戶輸入的基本體素的相關(guān)幾何尺寸以及厚度值的裝置； 用于確定基本體素的基本面以獲得初始模型數(shù)據(jù)的各個(gè)頂點(diǎn)的裝置； 用于對(duì)各個(gè)頂點(diǎn)賦予厚度值從而形成基于厚度模型的初始模型數(shù)據(jù)的裝置。
15.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述初始模型數(shù)據(jù)獲取裝置包括用于將基于網(wǎng)格模型的模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為基于厚度模型的初始模型數(shù)據(jù)的裝置。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，所述用于將基于網(wǎng)格模型的模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為基于厚度模型的初始模型數(shù)據(jù)的裝置包括用于構(gòu)造一個(gè)基于基本體素的基于厚度模型的初始模型數(shù)據(jù)，指定初始模型數(shù)據(jù)的頂點(diǎn)的厚度方向，并將初始模型數(shù)據(jù)的頂點(diǎn)位置和厚度作為未知數(shù)的裝置；用于求解所述未知數(shù)以獲得一個(gè)優(yōu)化的初始模型數(shù)據(jù)，該優(yōu)化的初始模型數(shù)據(jù)使得基于網(wǎng)格模型的模型數(shù)據(jù)中的每個(gè)點(diǎn)到初始模型數(shù)據(jù)的距離之和最小的裝置；用于計(jì)算基于網(wǎng)格模型的模型數(shù)據(jù)中的每個(gè)點(diǎn)到初始模型數(shù)據(jù)的距離的裝置； 用于如果所有的距離都已經(jīng)小于等于預(yù)設(shè)閾值，則將所述初始模型數(shù)據(jù)作為基于厚度模型的模型數(shù)據(jù)的裝置；用于如果網(wǎng)格模型的模型數(shù)據(jù)中存在頂點(diǎn)到初始模型數(shù)據(jù)的距離大于預(yù)設(shè)閾值，則在離該頂點(diǎn)最近的初始模型數(shù)據(jù)的面上添加一個(gè)新的基于厚度模型的頂點(diǎn)的裝置。
17.如權(quán)利要求15或16所述的系統(tǒng)，還包括用于將所述基于網(wǎng)格模型的模型數(shù)據(jù)根據(jù)語(yǔ)義分為多個(gè)部分的裝置； 用于分別將各個(gè)部分轉(zhuǎn)換為基于厚度模型的初始模型數(shù)據(jù)的裝置；以及用于組合所述各個(gè)部分對(duì)應(yīng)的基于厚度模型的初始模型數(shù)據(jù)的裝置。
18.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，還包括用于沿基于厚度模型的模型數(shù)據(jù)的每一個(gè)頂點(diǎn)的厚度方向分別生成一個(gè)新的頂點(diǎn)，所述每一個(gè)頂點(diǎn)與新的頂點(diǎn)之間距離為原來(lái)每一個(gè)頂點(diǎn)的厚度值的裝置；以及用于在相鄰的新的頂點(diǎn)之間連接一條邊，從而形成新的基于網(wǎng)格模型的模型數(shù)據(jù)的裝置。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，還包括用于如果一個(gè)頂點(diǎn)原來(lái)在所述基于厚度模型的模型數(shù)據(jù)的邊界上，則在該頂點(diǎn)與其對(duì)應(yīng)的新的頂點(diǎn)之間連接一條邊的裝置。
20.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述厚度模型包括頂點(diǎn)三維空間坐標(biāo)以及頂點(diǎn)厚度。
21.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中在基于厚度模型的模型數(shù)據(jù)文件中指定所述頂點(diǎn)的厚度方向。
22.一種厚度模型，其中該厚度模型包括頂點(diǎn)三維空間坐標(biāo)以及頂點(diǎn)厚度，并且在基于厚度模型的模型數(shù)據(jù)文件中指定所述頂點(diǎn)的厚度方向。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于創(chuàng)建模型數(shù)據(jù)的方法及其系統(tǒng)。該方法包括獲取基于厚度模型的初始模型數(shù)據(jù)；響應(yīng)于用戶輸入部分頂點(diǎn)的厚度值，分別調(diào)整所述初始模型數(shù)據(jù)的部分頂點(diǎn)的厚度；響應(yīng)于用戶輸入部分頂點(diǎn)的位置值，分別調(diào)整所述初始模型數(shù)據(jù)的部分頂點(diǎn)的位置；以及基于所述初始模型數(shù)據(jù)以及調(diào)整后的部分頂點(diǎn)，獲得基于厚度模型的模型數(shù)據(jù)。通過(guò)采用本發(fā)明的方法或者系統(tǒng)，將方便用戶編輯模型數(shù)據(jù)而且節(jié)省存儲(chǔ)空間。
文檔編號(hào)G06T17/00GK102436674SQ201010506180
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者朱子玉, 李起成, 楊順祥, 王健, 王宜敏, 陳昊 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司