一種3d模型拆分與組合的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及適用于人機(jī)交互領(lǐng)域中(特別是針對(duì)于游戲領(lǐng)域)虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景3D模型的操作和靈活控制，具體涉及一種3D模型拆分與組合的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的深入研宄與應(yīng)用，三維可視化顯示技術(shù)及人機(jī)交互技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，人們可以將各種3D模型導(dǎo)入虛線現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中，并且通過渲染技術(shù)渲染出逼真的模型。在游戲、仿真設(shè)計(jì)中，在人機(jī)交互技術(shù)的基礎(chǔ)上，需要對(duì)虛擬場(chǎng)景中的3D模型進(jìn)行必要的拆分和組合，以增強(qiáng)人機(jī)交互的真實(shí)感、刺激感和新鮮感。通過對(duì)3D模型的拆分和較為智能的組合操作，能給游戲及3D模型的設(shè)計(jì)構(gòu)造帶來方便和制作周期的縮短。目前通過人機(jī)交互拆分和組合3D模型識(shí)別效率較低，計(jì)算復(fù)雜，實(shí)時(shí)性差，不夠智能化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種3D模型拆分與組合的方法。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種3D模型拆分與組合的方法，包括如下步驟，
步驟S1:導(dǎo)入3D模型:在虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中導(dǎo)入各3D模型，各3D模型具有各自的母編號(hào)ID，且各3D模型對(duì)應(yīng)的各子模塊具有各自的子編號(hào)ID ；
步驟S2:拆分3D模型:通過鼠標(biāo)拆分各3D模型，拆分過程中，各子模塊記錄其所屬3D模型的母編號(hào)ID以及與之相鄰的所有子模塊的子編號(hào)ID，并存入一分配給各子模塊的編號(hào)ID存儲(chǔ)列表中；
步驟S3:碰撞檢測(cè):對(duì)待組合的兩個(gè)子模塊進(jìn)行碰撞檢測(cè)，若判斷碰撞成功，則執(zhí)行步驟S4;否則，重復(fù)步驟S3;
步驟S4:組合3D模型:碰撞的兩個(gè)子模塊根據(jù)自身的編號(hào)ID存儲(chǔ)列表中存儲(chǔ)的編號(hào)ID，判斷與之碰撞的子模塊是否為與之相鄰的子模塊，若是，則兩個(gè)子模塊組合成一個(gè)新的模塊，同時(shí)更新新模塊的子編號(hào)ID，繼續(xù)下一次組合；若否，則兩個(gè)子模塊不進(jìn)行組合。
[0005]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述步驟SI中，所述3D模型采用3ds Max軟件來構(gòu)建，所述3D模型的導(dǎo)入采用第三方開源庫Assimp。
[0006]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述步驟SI導(dǎo)入3D模型后，還需通過OpenGL對(duì)3D模型進(jìn)行渲染。
[0007]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述步驟S3的碰撞檢測(cè)采用包圍體策略碰撞檢測(cè)方法。
[0008]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:本方法通過在虛擬場(chǎng)景中導(dǎo)入3D模型的方法，并用Assimp開源庫解析模型格式，通過OpenGL對(duì)其進(jìn)行渲染，對(duì)初始狀態(tài)下的3D模型構(gòu)建初始化編號(hào)ID列表，使得每個(gè)模塊維持記錄母編號(hào)ID和與之相鄰的所有子模塊編號(hào)ID，利用包圍體策略的碰撞檢測(cè)技術(shù)，加快碰撞檢測(cè)速度，利用模塊存儲(chǔ)列表實(shí)現(xiàn)相鄰模塊的組合，通過本發(fā)明及方法，實(shí)現(xiàn)一種3D模型拆分與組合，降低了計(jì)算的復(fù)雜性，實(shí)時(shí)性較強(qiáng)，模塊組合判斷速度快，能夠自動(dòng)識(shí)別對(duì)相鄰的模塊進(jìn)行組合，具有較強(qiáng)的可操作性和實(shí)用性。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行具體說明。
[0011]如圖1所示，本發(fā)明的一種3D模型拆分與組合的方法，包括如下步驟，
步驟S1:導(dǎo)入3D模型:在虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中導(dǎo)入各3D模型，各3D模型具有各自的母編號(hào)ID，且各3D模型對(duì)應(yīng)的各子模塊具有各自的子編號(hào)ID ;所述3D模型采用3ds Max軟件來構(gòu)建，所述3D模型的導(dǎo)入采用第三方開源庫Assimp ;導(dǎo)入3D模型后，還需通過OpenGL對(duì)3D模型進(jìn)行渲染；
步驟S2:拆分3D模型:通過鼠標(biāo)拆分各3D模型，拆分過程中，各子模塊記錄其所屬3D模型的母編號(hào)ID以及與之相鄰的所有子模塊的子編號(hào)ID，并存入一分配給各子模塊的編號(hào)ID存儲(chǔ)列表中；
步驟S3:碰撞檢測(cè):對(duì)待組合的兩個(gè)子模塊進(jìn)行碰撞檢測(cè)，若判斷碰撞成功，則執(zhí)行步驟S4 ;否則，重復(fù)步驟S3 ;所述碰撞檢測(cè)采用包圍體策略碰撞檢測(cè)方法；
步驟S4:組合3D模型:碰撞的兩個(gè)子模塊根據(jù)自身的編號(hào)ID存儲(chǔ)列表中存儲(chǔ)的編號(hào)ID，判斷與之碰撞的子模塊是否為與之相鄰的子模塊，若是，則兩個(gè)子模塊組合成一個(gè)新的模塊，同時(shí)更新新模塊的子編號(hào)ID，繼續(xù)下一次組合；若否，則兩個(gè)子模塊不進(jìn)行組合。
[0012]以下為本發(fā)明方法的具體實(shí)施方案。
[0013]本方法首先將3D模型導(dǎo)入虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中，由3D MAX軟件構(gòu)建的3D模型都具有自己屬性的ID號(hào)及每個(gè)子模塊也具有獨(dú)立的子編號(hào)ID。導(dǎo)入后記錄3D模型的母編號(hào)ID，同時(shí)每個(gè)子模塊還記錄著與之相鄰的每個(gè)模塊的子編號(hào)ID。通過鼠標(biāo)可以將模型的任意模塊拆分移動(dòng)到任意位置，拆分后每個(gè)子模塊實(shí)時(shí)更新與之相鄰的模塊的子編號(hào)ID，以此類推，層層記錄。每個(gè)模塊團(tuán)體都有唯一的識(shí)別編號(hào)。通過鼠標(biāo)，對(duì)任意放置的模塊團(tuán)體進(jìn)行移動(dòng)組合，在移動(dòng)組合的過程中，首先通過碰撞檢測(cè)是否與某個(gè)具體的子模塊相碰撞，如果相碰撞則將相碰撞的兩個(gè)模塊組合為一體，構(gòu)成新的模塊，同時(shí)更新新模塊的子編號(hào)ID，之后將新模塊作為一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)與其他模塊的碰撞組合，同理以此類推，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)3D模型的拆分和智能組合，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下:
(I)導(dǎo)入3D模型
具體步驟包括:3D模型采用3ds Max軟件構(gòu)建的模型，使用一個(gè)第三方開源庫Assimp(Open Asset Import Library)來導(dǎo)入模型文件，最后利用三維圖形開發(fā)工具OpenGL對(duì)3D模型進(jìn)行渲染。
[0014]①3D Stud1 MAX是一款非常優(yōu)秀的三維模型構(gòu)建軟件，而OpenGL的優(yōu)勢(shì)并不是建立三維模型，也沒有提供建立三維模型的高級(jí)命令。相比于0penGL，3D Stud1 MAX建立三維模型則非常的簡(jiǎn)單。3DS模型具有自己的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，能將三維模型信息存儲(chǔ)在其中，方便導(dǎo)入與數(shù)據(jù)提取。
[0015]②3DS文件結(jié)構(gòu)是由塊組成的，在主要的塊中又包含了各自的子塊。塊是一個(gè)具有層次結(jié)構(gòu)的區(qū)域，3DS文件有一個(gè)ID號(hào)的主塊，表示3DS文件的開始，還有每個(gè)子模塊的ID號(hào)。用Assimp開源庫解析模型格式，將模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入，完成虛擬環(huán)境3D模型框架的建立。
[0016]③通過Assimp導(dǎo)入的3D模型通常只有模型的框架，沒有具體的模型逼真效果，需要通過OpenGL對(duì)其進(jìn)行渲染，使其具有更好的效果。
[0017](2)記錄母編號(hào)ID及子編號(hào)ID
初始化導(dǎo)入3D模型時(shí)，每個(gè)3D模型都有唯一的編號(hào)ID，用以區(qū)別其他3D模型。用Assimp開源庫讀取3D模型時(shí)，還可以讀取每個(gè)子模塊的編號(hào)ID。初始化時(shí)給每個(gè)子模塊分配編號(hào)ID存儲(chǔ)列表，用于存儲(chǔ)與具體子模塊相鄰的所有模塊的編號(hào)ID。
[0018](3)鼠標(biāo)拆分3D模型
利用鼠標(biāo)射線拾取法，可以實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)對(duì)具體模塊的拾取拆分。在拆分的過程中，每個(gè)子模塊依舊記錄著與自己相鄰的每個(gè)模塊的編號(hào)ID。如當(dāng)拆分第一個(gè)模塊后，拆分的單個(gè)模塊記錄與之相鄰的每個(gè)模塊的編號(hào)ID，剩余的部分同樣記錄與之相鄰的每個(gè)模塊的編號(hào)ID0
[0019](4)子模塊記錄母編號(hào)ID和相鄰子模塊編號(hào)ID
在拆分的過程中，為了表征該具體子模塊的具體歸屬問題，需要在每個(gè)模塊的ID列表中體現(xiàn)母編號(hào)ID，也即屬于哪個(gè)具體的3D模型，后續(xù)的組合將避免出現(xiàn)模塊不匹配等問題。
[0020](5)碰撞檢測(cè)
在進(jìn)行模塊組合之前，首先需要判斷待組合的兩個(gè)模塊之間是否相碰，只有相碰的模塊才有可能組合成一個(gè)新的整體。3D模型都是由很多數(shù)據(jù)構(gòu)成，三角網(wǎng)格數(shù)據(jù)龐大，一一遍歷耗時(shí)嚴(yán)重，嚴(yán)重降低碰撞檢測(cè)速度，本方法還將采用包圍體策略，對(duì)子模塊構(gòu)建球狀包圍體或者盒狀包圍體，碰撞檢測(cè)過程中，將兩個(gè)模塊每個(gè)數(shù)據(jù)的--遍歷轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)包圍體的碰撞檢測(cè)，從而大大降低了計(jì)算量。包圍體的碰撞檢測(cè)，將構(gòu)成子模塊的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)都包含在包圍體里面，通過球狀包圍體中心點(diǎn)、半徑或者盒狀包圍體中心、半徑的位置關(guān)系判斷是否碰撞。
[0021](6)智能組合子模塊
利用包圍體策略碰撞檢測(cè)方法，鼠標(biāo)移動(dòng)子模塊進(jìn)行組合時(shí)，判斷碰撞成功之后，碰撞的兩個(gè)子模塊都會(huì)根據(jù)自己的編號(hào)ID列表，將每個(gè)ID號(hào)與碰撞的模塊ID號(hào)比較，若與之碰撞的模塊編號(hào)ID在對(duì)應(yīng)的編號(hào)ID列表中，則證明兩者原本就是相鄰的模塊，可以組合成一個(gè)新的整體；若與之碰撞的模塊編號(hào)ID不在對(duì)應(yīng)的編號(hào)ID列表中，則證明兩者原本就不是相鄰的模塊，兩者不能組合成一個(gè)新的整體，將自動(dòng)排斥不進(jìn)行組合。
[0022]以上是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明技術(shù)方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本發(fā)明技術(shù)方案的范圍時(shí)，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種3D模型拆分與組合的方法，其特征在于:包括如下步驟， 步驟S1:導(dǎo)入3D模型:在虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中導(dǎo)入各3D模型，各3D模型具有各自的母編號(hào)ID，且各3D模型對(duì)應(yīng)的各子模塊具有各自的子編號(hào)ID ； 步驟S2:拆分3D模型:通過鼠標(biāo)拆分各3D模型，拆分過程中，各子模塊記錄其所屬3D模型的母編號(hào)ID以及與之相鄰的所有子模塊的子編號(hào)ID，并存入一分配給各子模塊的編號(hào)ID存儲(chǔ)列表中； 步驟S3:碰撞檢測(cè):對(duì)待組合的兩個(gè)子模塊進(jìn)行碰撞檢測(cè)，若判斷碰撞成功，則執(zhí)行步驟S4;否則，重復(fù)步驟S3; 步驟S4:組合3D模型:碰撞的兩個(gè)子模塊根據(jù)自身的編號(hào)ID存儲(chǔ)列表中存儲(chǔ)的編號(hào)ID，判斷與之碰撞的子模塊是否為與之相鄰的子模塊，若是，則兩個(gè)子模塊組合成一個(gè)新的模塊，同時(shí)更新新模塊的子編號(hào)ID，繼續(xù)下一次組合；若否，則兩個(gè)子模塊不進(jìn)行組合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種3D模型拆分與組合的方法，其特征在于:所述步驟SI中，所述3D模型采用3ds Max軟件來構(gòu)建，所述3D模型的導(dǎo)入采用第三方開源庫Assimp。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種3D模型拆分與組合的方法，其特征在于:所述步驟SI導(dǎo)入3D模型后，還需通過OpenGL對(duì)3D模型進(jìn)行渲染。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種3D模型拆分與組合的方法，其特征在于:所述步驟S3的碰撞檢測(cè)采用包圍體策略碰撞檢測(cè)方法。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種3D模型拆分與組合的方法，該方法，首先將3D模型導(dǎo)入虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中，構(gòu)建的3D模型都具有自己屬性的ID號(hào)及每個(gè)子模塊也具有獨(dú)立的子編號(hào)ID，導(dǎo)入后記錄3D模型的母編號(hào)ID，同時(shí)每個(gè)子模塊還記錄著與之相鄰的子模塊的子編號(hào)ID，將3D模型的任意模塊拆分移動(dòng)到任意位置，拆分后每個(gè)子模塊實(shí)時(shí)更新與之相鄰的子模塊的子編號(hào)ID，以此類推，層層記錄，通過鼠標(biāo)，對(duì)任意放置的模塊團(tuán)體進(jìn)行移動(dòng)組合，在移動(dòng)組合的過程中，首先通過碰撞檢測(cè)是否與某個(gè)具體的子模塊相碰撞，如果相碰撞則將相碰撞的兩個(gè)模塊組合為一體，構(gòu)成新的模塊，同時(shí)更新新模塊的子編號(hào)ID，之后將新模塊作為一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)與其他模塊的碰撞組合，同理以此類推，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)3D模型的拆分和智能組合。
【IPC分類】G06F17-50
【公開號(hào)】CN104794316
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510258254
【發(fā)明人】姚劍敏, 郭太良, 林志賢, 葉蕓, 徐勝, 林金堂
【申請(qǐng)人】福州大學(xué)
【公開日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年5月20日