[发明专利]一种曲面模型创建方法及装置

说明书

技术领域

本发明实施例涉及图形处理技术领域，尤其涉及一种曲面模型创建方法及装置。

背景技术

曲面建模在计算机图形学和计算机辅助设计等很多领域有很广泛的应用，例如增强现实中基于隔空手势的3D模型创建，基于医学数据的3D模型重建，地形重建等。这个问题的输入是一系列的平面封闭曲线，它们由用户手动输入，或从扫描的2D切片中提取，输出是插值输入曲线的光滑曲面。

随着相关技术的发展和交互式应用的普及，基于截面线的动态曲面创建正成为人们新的需求。动态曲面创建是指随着一系列动态输入的截面线，输出应为一系列的曲面，每个曲面应当插值当前输入的截面线。动态曲面创建可以随着输入数据的变化给用户以实时的反馈，使用户更好的了解当前的创建结果，并为下一步的数据输入提供参考。例如在基于超声数据的3D医学模型创建中，当医生使用手持设备(例如超声扫描仪)对病人的身体进行扫描时，利用动态曲面创建技术便可获得实时创建的3D器官模型，医生可根据实时创建结果调整扫描的位置和方向，以获得感兴趣的器官的完整模型创建结果。

目前已有的动态曲面创建的解决方案，通常需要依赖每个区域内的中轴平面集，即根据当前输入的所有截面线所在的平面将3D空间划分成若干区域，计算每个区域的中轴平面集，将区域的每个面上的截面线投影到该区域的中轴平面集上，将截面线与中轴平面集上的投影相连，构成一个几何体，接着提取所有几何体的表面并拼接在一起，形成该区域的子曲面，将所有区域的子曲面连接起来，构成最终的曲面模型。

上述方法的创建结果很大程度上依赖于每个区域的中轴平面集的计算，在动态重建的过程中，由于新的截面线的输入或使分割的区域的形状发生变化，而分割的区域的形状发生变化会导致中轴平面集也发生很大变化，从而引起动态重建结果变化的不自然和不可预测，且当分割的区域的形状比较复杂时，计算出的中轴平面的形状也会比较复杂，从而会导致创建结果中含有一些局部拓扑噪声，降低了重建曲面的拓扑质量。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种曲面模型创建方法及装置，能够避免局部拓扑噪声，从而提高了曲面模型的拓扑质量。

本发明实施例第一方面提供了一种曲面模型创建方法，包括：

获取已输入的目标物件的截面线；

利用所述已输入的目标物件的截面线所在的平面对三维空间进行区域划分；

根据每个区域的形状及每个区域包含的截面线生成位于每个区域内的几何体，所述几何体的表面插值有每个区域包含的截面线，提取位于每个区域内的几何体的表面以生成位于每个区域内的子曲面，所述子曲面插值有该区域包含的截面线；

拼接所述子曲面得到所述目标物件的曲面模型。

结合本发明实施例的第一方面，在本发明实施例第一方面的第一种实施方式，所述利用所述已输入的目标物件的截面线所在的平面对三维空间进行区域划分之后，所述方法还包括确定每个区域的类型，以对同一类型的区域采用同一处理方法进行处理，所述确定每个区域的类型具体为：

若构成某一个区域的所有面中，有两个或两个以上的面包含所述截面线，则确定所述区域为主体区域；

若构成某一个区域的所有面中，只有一个面包含所述截面线，则确定所述区域为边缘区域；

若构成某一个区域的所有面中，没有任何面包含所述截面线，则确定所述区域为空置区域。

结合本发明实施例第一方面的第一种实施方式，在本发明实施例第一方面的第二种实施方式，所述对同一类型的区域采用同一处理方法进行处理包括：

对于所述主体区域，选取所述主体区域中任意一个包含截面线的平面，以所述平面内的截面线围成的区域为底面，沿与所述底面垂直的方向平移所述底面生成顶面与所述底面形状相同的几何体，所述几何体的表面插值有所述截面线，所述几何体的高度h_p＝δ*h_ij，其中δ∈(0,1)，h_ij为所述截面线的中心与以所述截面线的中心为起点，以垂直于所述底面的方向发出的射线与构成所述主体区域的其他平面相交的点之间的最短距离；

针对所述主体区域包含的其他截面线，按照上述方法生成插值所述其他截面线的几何体；

对超出所述主体区域内的几何体进行处理，以使所有几何体位于所述主体区域内；

求解位于所述主体区域内的所有几何体的并集，提取所述并集的表面作为位于所述主体区域内的子曲面，所述子曲面插值有所述主体区域包含的截面线。