支持骨架個(gè)性化編輯的輕量化三維樹木模型構(gòu)建方法
【專利摘要】支持骨架個(gè)性化編輯的輕量化三維樹木模型構(gòu)建方法是在提取原始樹木模型骨架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過人機(jī)交互個(gè)性化編輯樹木模型骨架細(xì)節(jié)，使其形成具有全新骨架結(jié)構(gòu)的三維樹木模型。在此基礎(chǔ)上采用基于圓臺的枝干重構(gòu)方法，以及基于凸包紋理模板貼圖的樹冠重構(gòu)方法，分別對個(gè)性化編輯后的三維樹木模型的枝干和樹冠部分進(jìn)行輕量化重構(gòu)，從而快速且多樣化地構(gòu)建面向移動(dòng)終端的三維樹木模型。
【專利說明】支持骨架個(gè)性化編輯的輕量化三維樹木模型構(gòu)建方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的輕量化三維樹木模型構(gòu)建方法。
【背景技術(shù)】
[0002]三維場景的構(gòu)建和快速渲染已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究的一個(gè)重要研究領(lǐng)域。樹木不僅在現(xiàn)實(shí)生活環(huán)境中隨處可見，而且是自然界不可缺少的一種植物類型，同樣在虛擬三維場景中也扮演著重要的角色，例如:三維動(dòng)漫、三維網(wǎng)絡(luò)游戲、電影特效、園林設(shè)計(jì)、城市規(guī)劃和軍事模擬等領(lǐng)域。三維樹木模型是影響虛擬環(huán)境沉浸感和逼真度的重要因素。缺少樹木的三維場景將會(huì)變得黯然失色，同樣在場景中使用逼真的、形態(tài)各異的三維樹木模型能夠大大提高場景的逼真度和真實(shí)感，增強(qiáng)用戶的視覺感知效果，給人以一種身臨其境的感覺。
[0003]由于自然界中樹木的形態(tài)各異、種類繁多、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，若想構(gòu)建出視覺效果逼真的三維樹木模型，其建模過程非常繁瑣且十分耗時(shí)。在對不同表現(xiàn)形態(tài)的三維樹木模型有大量需求的應(yīng)用領(lǐng)域，如:園林設(shè)計(jì)、城市規(guī)劃場等，建模的過程將占據(jù)大量的工作時(shí)間。同時(shí)，利用現(xiàn)存的建模方法構(gòu)建的三維樹木模型，其包含的信息、數(shù)據(jù)量也非常龐大，這不僅增加了應(yīng)用系統(tǒng)的存儲空間，還加大了三維場景的渲染時(shí)間和網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用中的模型傳輸時(shí)間。此外，由于當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)帶寬、延時(shí)和擁塞等網(wǎng)絡(luò)因素和移動(dòng)終端硬件條件的限制，嚴(yán)重影響了三維植物模型在移動(dòng)終端應(yīng)用同步操作的實(shí)時(shí)性。因此，如何能夠快速且多樣化地構(gòu)建面向移動(dòng)終端的三維樹木模型，降低三維樹木建模的時(shí)間開銷，已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究中的一個(gè)重要研究課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，提供一種能夠快速且多樣化地構(gòu)建面向移動(dòng)終端的三維樹木模型。
[0005]本發(fā)明所述的支持骨架個(gè)性化編輯的輕量化三維樹木模型構(gòu)建方法，包括下列步驟:
[0006]步驟一,從三維樹木模型的三角網(wǎng)格數(shù)據(jù)中獲取樹木枝干的頂點(diǎn)信息,將枝干部分劃分成若干個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單的子樹枝，以子樹枝為基本處理單元進(jìn)行骨架提取，并整合所有子樹枝的骨架形成完整的樹木模型骨架結(jié)構(gòu)；樹木枝干模型的骨架提取過程包括以下五個(gè)分步驟:
[0007]1.1從模型文件中獲取樹木枝干的頂點(diǎn)信息，包括頂點(diǎn)編號，頂點(diǎn)三維坐標(biāo)X、Y、z的值；
[0008]1.2根據(jù)樹木枝干的頂點(diǎn)信息，建立一個(gè)枝干的帶權(quán)η階無向連通圖G ;根據(jù)組成每個(gè)平面圖元的頂點(diǎn)信息可以得到無向連通圖G的邊(V，V’)；每條邊的權(quán)值就是構(gòu)成這條邊的兩個(gè)頂點(diǎn)(Xa, ya, Za)和(xb, yb, zb)間的歐式距離d,如公式⑴。
[0009]
【權(quán)利要求】
1.支持骨架個(gè)性化編輯的輕量化三維樹木模型構(gòu)建方法，包括下列步驟: 步驟一，從三維樹木模型的三角網(wǎng)格數(shù)據(jù)中獲取樹木枝干的頂點(diǎn)信息，將枝干部分劃分成若干個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單的子樹枝，以子樹枝為基本處理單元進(jìn)行骨架提取，并整合所有子樹枝的骨架形成完整的樹木模型骨架結(jié)構(gòu)；樹木枝干模型的骨架提取過程包括以下五個(gè)分步驟: 1.1從模型文件中獲取樹木枝干的頂點(diǎn)信息，包括頂點(diǎn)編號，頂點(diǎn)三維坐標(biāo)X、1、Z的值； 1.2根據(jù)樹木枝干的頂點(diǎn)信息，建立一個(gè)枝干的帶權(quán)η階無向連通圖G ;根據(jù)組成每個(gè)平面圖元的頂點(diǎn)信息可以得到無向連通圖G的邊(V，V’)；每條邊的權(quán)值就是構(gòu)成這條邊的兩個(gè)頂點(diǎn)(Xa, ya, Za)和(xb, yb, zb)間的歐式距離d,如公式⑴。
【文檔編號】G06T17/00GK103914869SQ201410066348
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】董天陽, 劉思遠(yuǎn), 紀(jì)磊, 范菁 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)