[发明专利]基于面片链码的三维网格模型表示方法

说明书

一种基于面片链码的三维网格模型表示方法，所述方法如下：输入待编码的三维模型，将三维图形空间用平行于坐标面的平面划分成均匀的立方体小格，所述立方体小格称为体素；每个体素有8个顶点，8个顶点中任意3个顶点相连即可组成一个三角面片，每个体素中共存在56个位置固定的三角面片，对每个三角面片用一组二进制数进行编码表示；在三维物体模型的边界体素上找一个与物体表面最接近的三角面片来表示该部分三维表面；以此类推，按顺序逐层地将这些三角面片连接起来，所有三角面片组成三角面片链码，用三角面片链码来表示整个三维物体模型。本方法具有节省数据量、三维模型逼真、应用广泛等优点。

技术领域

本发明涉及一种三维网格模型的表示方法。

背景技术

链码是用曲线起始点的坐标和边界点方向代码来描述曲线或边界的方法，常被用来在图像处理、计算机图形学、模式识别等领域中表示曲线和区域边界。它是常用的表示线条、平面曲线及区域边界的编码技术，用边界方向作为编码依据，为简化边界的描述，一般描述的是边界点集。

常用的链码有：Freeman链码、顶点链码、角度差Freeman链码、基于一小段直线段的新链码、基于顶点链码及Huffman编码思想的压缩顶点链码等。

Freeman链码至今仍然是一个被广泛使用的最主要的链码编码方法，该链码沿着数字曲线或边界像素以8邻接的方式移动，每一个移动方向由数字集{i| i＝0,1,2,……7}进行编码，表示与X轴正向的45°×i夹角，称为八方向Freeman 链码。在角度差Freeman链码中，第一个码值仍然采用8方向Freeman链码，其余每个码值则采用它与其前一个码值的相对角度差进行编码，该角度差 Freeman链码基于最常用的8方向Freeman链码和Huffman编码思想，编码时考虑到各码值出现的不同概率，其码值C0、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7分别表示角度差值0°、45°、-45°、90°、-90°、135°、-135°、180°。

目前，最常用的三维体素链码编码方法主要有26方向Freeman链码、用链码描述基于体素构成的三维树状模型以及基于体素方向变化编码的相对链码方法等。26方向Freeman链码的链码元素表明三维空间中体素的26种方向。三维树状模型以及基于体素方向变化编码的相对链码方法定义的链码共有0，1，2， 3和4五个元素，分别表明由体素构成的连续直线段的两个发生直角变化的方向，称为5OT。

但是，上述链码方法的应用有的是局限于简单轮廓及二值图像的编码及压缩中，有的虽然是在三维模型表示中的应用，可依然还局限于特定的形状描述，如三维数字曲线、三维树状模型等。即使是对三维模型的表示，也是基于体素进行描述。因此，这些方法都是基于二维中的像素延伸到对三维中的体素进行的编码。这些基于体素的三维模型边界的链码表示方法，其表面只有水平和垂直的两种四边形面组成，不能很好地表示真实物体的表面。

鉴于此，本发明提出面片链码的方法，实现对三维模型的表示，不仅使表示的三维模型更逼近真实物体的表面，而且为三维模型提供了一种新的表示方法，同时，极大地提高了三维模型表示的数据的压缩率。

发明内容

本发明目的在于提供一种更逼近真实物体表面、极大提高三维模型表示数据压缩率的基于面片链码的三维网格模型表示方法。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明表示方法如下：

(1)输入待编码的三维模型；

(2)将三维图形空间用平行于坐标面的平面划分成均匀的立方体小格，所述立方体小格称为体素；

其中，每个体素有8个顶点，8个顶点中任意3个顶点相连即可组成一个三角面片，每个三角面片的顶点在体素的顶点上取得，其位置是固定的。这样，每个体素中共存在56个位置固定的三角面片，对每个三角面片用一组二进制数进行编码表示，形成三维面片链码。三维面片链码中的每个元素均由连接边标识和下一个三维面片编号两部分组成；