[发明专利]一种增强模型轮廓的表面点绘制方法

权利要求书

1.一种增强模型轮廓的表面点绘制方法，其特征在于：分为预处理阶段和运行阶段，其中：

在预处理阶段中的步骤为：

(1)首先读取并存储采样点的空间坐标、法向量、半径和颜色信息；

(2)根据给定的层次数生成面元在屏幕空间的投影，即splat模板；

(3)再按照用户指定的阈值对采样点的空间坐标形成的长方体包围盒进行空间划分；

(4)根据空间划分得到的立方体栅格求解出每个采样点的k个近邻；

(5)利用k近邻，由坐标转换法求解出各采样点，包括轮廓采样点和非轮廓采样点的曲率；

在运行阶段的步骤为：

(1)当视点改变时，根据采样点法向量与视线夹角判断该采样点是否为轮廓点，若是，则执行运行阶段的步骤(2)，否则执行运行阶段的步骤(3)；

(2)结合预处理阶段得到的某轮廓采样点的曲率，计算出一系列组成以此采样点为中心的曲面splat的顶点坐标；

(3)利用Surface Splatting算法进行绘制：求解采样点处的2D空间映射的雅可比矩阵，再对投影到屏幕的各个splat进行可见性判定，对于预处理时第(1)步获取的颜色、法向量、空间坐标进行融合；利用光照模型和明暗处理计算出屏幕某像素点的空间光强，最后进行归一化。

2.根据权利要求1所述的一种增强模型轮廓的表面点绘制方法，其特征在于：所述预处理阶段的步骤(2)中根据给定的层次数生成splat模板的过程如下：

a.根据预处理阶段的步骤(1)中的半径信息，由用户给定的层次数n将半径分为n1个区间，采样点切平面与屏幕夹角为θ，0≤θ＜90，将θ分为n2个区间，椭圆与屏幕空间x轴的夹角为ω，0≤ω＜180，将ω分为n3个区间，则可生成n1·n2·n3个splat模板；

b.n1中的第i区间，n2中的第j区间，n3中的第k区间，它的splat模板的生成过程如下：由物体空间到屏幕的投影原理，椭圆的长轴即为空间splat的半径r_i，采样点切平面与屏幕夹角为θ_j，椭圆与屏幕空间x轴的夹角为ω_k； 

c.对于左下角坐标及右上角坐标分别为(-r_i，-r_i)、(r_i，r_i)的矩阵中某一像素点(x，y)，若其满足(x·cosω_k-y·sinω_k)²/(r_i·cosθ_j)²+(y·cosω_k+x·sinω_k)²/r_i²≤1则此像素点被覆盖，遍历矩阵中所有像素点，即计算出此椭圆的形状；

d.对于其他区间，splat模板也依照此方法生成。

3.根据权利要求1所述的一种增强模型轮廓的表面点绘制方法，其特征在于：所述预处理阶段的步骤(3)中按照用户指定的阈值对采样点进行空间划分的过程如下：

a.由读取的空间坐标得到采样点的长方体包围盒；

b.根据用户指定的边长a，将此包围盒分为m·n·l个小立方体，m、n、l分别为x、y、z轴上小立方体的个数；

c.以采用链地址法处理冲突的哈希表HashList[m·n·l]存储各个小立方体中的点，求解各个采样点在x、y、z方向的索引为n_x、n_y、n_z，存储到 的链表中，至此每个小立方体中的采样点都存储在相应的链表中，即完成了空间划分。