[发明专利]一种三维自锁模型的生成方法

权利要求书

1.一种三维自锁模型的生成方法，其特征在于，该方法包括：

构造三维物体的体素模型，根据所述体素模型中每一体素所包含三维物体局部形状以及和相邻体素接触的表面积来确定内部体素与外部体素，并根据所述外部体素与内部体素以及相邻外部体素之间的连接强度来构造外部体素连接图；其中，若某一体素的所有采样点均在所述三维物体的内部，则该体素为全体素，所述全体素均为内部体素；若某一体素的采样点处于所述物体的外部与内部，则该体素为部分体素，若某一部分体素所包含物体局部形状的体积大于预设值，六个面不存在接触面积小于阈值的面，且至少有一个邻近体素是全体素，则该部分体素为内部体素；否则，该部分体素为外部体素；

根据内部体素模型构造初始三维自锁模型，获得若干初始的三维拼块；

根据所述外部体素连接图将所述外部体素贴附到所述初始的三维拼块模型上，获得由拼块组成的三维自锁模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构造三维物体的体素模型包括：

计算三维物体模型的包围盒，并将该包围盒细分成辨率为W×H×D的体素正交网格；在所述体素正交网格中构造分辨率为(K×W+1)×(K×H+1)×(K×D+1)的均匀采样点网格，其中K为沿体素每个边的采样点的数量；通过射出(K×W+1)×(K×H+1)条经过(K×D+1)个采样点的平行射线并与三维物体求交点，来判断每个采样点在所述三维物体模型的内部或外部，进而根据采样点的位置状态建立物体的体素模型。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法还包括：根据每一体素内采样点的位置状态来计算其所包含三维物体局部形状信息：

全体素包含物体局部形状的体积为当前体素的体积；若某一体素的所有采样点均在所述物体的外部，则该体素为空体素，其所包含物体局部形状的体积为零；部分体素所包含物体局部形状的体积，通过计算该体素在物体内部采样点的数量来确定；

对于所述部分体素还包括：使用广度优先搜索的算法来搜索其在物体内部的邻近采样点，并通过判断能否搜索到所有在物体内部的采样点来确定该体素内物体局部形状是否连续；通过计算在和邻近体素接触面上物体内部采样点的数量来估算接触面的表面积。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括，对所述体素模型优化的步骤，其包括：

通过调整体素网格相对于三维物体模型的位置以及体素的大小来最小化异常体素的数量；所述异常体素为包含形状体积小于阈值或包含不连续局部形状的体素；

对于最小化异常体素数量处理之后的异常体素通过对物体模型进行局部变形的方法来去除，所述局部变形的方法如下：对于包含形状体积小于阈值的异常体素，先确定形状的中心V_C、平均表面法向量以及最小包围球的半径r；对于包含不连续局部形状的异常体素，先确定每个局部形状的V_C、以及r参数；再通过逐步移动物体三角网格模型上顶点的位置来实现局部变形；局部变形公式如下：

Vik+1=Vik-α(2r-dist(Vik,VC))N→]]>

其中，V_i是物体三角网格模型上的顶点并位于以V_C为中心、2r为半径的包围球内部，α是控制物体模型变形速度的参数，k是变形公式迭代的次数。