[发明专利]一种基于模板的三维造型建模方法

说明书

一种基于模板的三维造型建模方法，基于模板技术实现三维造型快速建模，首先基于多边形裁剪算法的实现三维造型快速生成，采用挤压建模快速实现由二维平面轮廓到三维模型的快速生成，然后将目标造型制作成模板，利用模板技术快速生成三维造型。本发明采用基于多边形裁剪算法的三维造型生成技术，可实现各类复杂造型的生成，采用模板技术，操作人员无需专业背景，无需大量的点、线、面操作，只需利用相对应的模板便可一键实现目标造型的快速建模，并且生成的三维造型可进行二次编辑，可重新以模板方式进行再次处理，整体适用性更高。

技术领域

本发明属于计算机三维建模技术领域，涉及计算机图形学，用于室内三维模型的快速建模，为一种基于模板的三维造型建模方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们对于家居的要求也越来越高，家装业主不再满足于同一模式同一风格的装修，他们需要一种能够满足自己个性化的家装设计方案。三维家装设计软件的出现很好的满足人们个性化装修的需求，可快速生成专业的三维设计方案，并可在三维设计方案中通过虚拟漫游直观地展示室内设计效果。三维室内造型(例如吊顶、背景墙)作为三维设计方案的重要组成部分，直接影响了家居环境的整体设计。因此，三维造型建模方法的优劣性直接影响着整个软件的适用性。

三维建模技术是根据目标对象的三维空间信息来构建其几何立体模型，然后利用建模设计软件生成对应模型，并对生成的模型进行各种操作和显示。为得到目标对象的三维空间信息，计算机采用合适的算法，通过程序建立三维空间点的位置与二维平面点的坐标之间的对应关系，最后确定目标对象上任意三维空间点的坐标。利用获取的物体的尺寸、坐标、形状等立体几何属性，研究人员构建该目标对象的三维模型。

根据研究对象三维模型结构特点及构建方式，可将具体建模方法分为以下3种：

1)边界表示法

目标模型的边界即该模型的内部点及外部点之间的分界面，主要包括顶点表、边表、面表、体表以及环表。该方法需详细记录目标模型的几何信息及元素，获取对应细节方式，然后获得拓扑信息，以拓扑信息和几何信息构建模型。该方法无法描述不规则的三维模型。

2)实体几何构造法

该方法将复杂的三维模型分解为简单的、形状规则的几何体(体素)，然后采用正则布尔运算来构建目标模型。该方法的主要缺点：未获取实体造型的拓扑信息，无法进行唯一性描述。

3)线框表示法

该方法利用一系列约束线来构建是三维模型的边界及轮廓，即对空间轮廓的采样点进行连接获得多边形网格模拟目标模型的边界。该方法数据结构相对比较简单,数据存储量比较小，但形体与对象的表示不唯一,无法实现高效显示。

根据所建模型的不同，其适用的建模方法也各不相同。根据三维室内造型的建模方法主要分为2类：导入3ds设计的效果图来对实体进行建模和利用自身的建模模块实现三维建模。

(1)通过导入3ds设计的效果图来对实体进行建模

该方法通过导入3ds设计的效果图来对目标实体进行三维建模，操作人员只需手动导入所需目标实体的3ds设计效果图，程序内部即可实现目标模型的三维生成过程，操作十分简单。该方法主要缺点是：一旦将3ds效果图导入生成三维造型后，所设计的三维模型便无法再进行动态编辑和修改。

采用该方法典型的室内设计软件有“我家我设计”室内设计软件，该软件可以根据平面户型图生成虚拟家装场景，通过载入各种复杂的3ds模型进行家居搭配设计。该软件操作十分简单，三维造型生成模块可快速实现所需造型的三维建模，但是一旦生成场景模型便不能进行二次编辑和修改，整体实用性不高。

(2)通过自身的建模模块实现三维建模

不同的软件建模方法也不同，但这一类软件都通过自身的建模模块来实现三维造型的建模。现在比较成熟软件有3Ds MAX、SketchUp。