[发明专利]一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的方法及装置

说明书

本公开提供一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的方法及装置，涉及图像处理技术领域，由于设计复杂和不常见形状的编织模型是极其困难和耗时的，对于复杂的模型，需要编织专家进行多次设计并进行多次迭代，所以本公开将3d表面作为输入，最终生成自动拓扑的纱线级编织模型，得到的纱线级模型可以直接用于具有纱线模拟的计算机图形应用或者可以直接使用3D打印机在现实中实现，模型表面的细节在不同分辨率下保留程度不同，可以为虚拟角色建立复杂针织服装的纱线模型，极大提高了生成针织服装的纱线模型的可能性，解决了自动生成针织虚拟服装的问题，具有操作简单、高效率的优点。

技术领域

本公开涉及图像处理技术领域，具体涉及一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的方法及装置。

背景技术

编织服装在我们日常生活中很常见，从袜子、裤子和T恤到冬季的毛衣和配饰，除此之外，编织服装在电影和游戏中也很常见。在计算机图形学领域中，涉及布料的很大一部分工作是利用基于片面的表示来模拟织物的。但是这种方法并不能够自动将3D模型转换成纱线级别的编织模型，则需要人为手动进行输入网络的拓扑。

目前在计算机图形学中，编织网格为编织服装造型提供了强大的接口，但是，这些技术仍然要求用户手动设计给定(通常是低分辨率)输入网格的拓扑，这就要求用户确切知道如何编织所需的形状并相应地准备输入网格。因此，设计复杂和不常见形状的编织模型是极其困难和耗时的，对于复杂的模型，需要编织专家进行多次设计并进行多次迭代。

发明内容

本公开提供一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的方法及装置，本公开将3d表面作为输入，最终生成自动拓扑的纱线级编织模型。得到的纱线级模型可以直接用于具有纱线模拟的计算机图形应用或者可以直接使用3D打印机在现实中实现，本公开自动将任意3D形状转换为编织网格模型，最终生成纱线级模型，可直接用于3D打印以及纱线级仿真，该过程所有步骤不需要与用户进行交互，对于用户来说只需上传自己的一个3D模型，即OBJ文件，就可以获得一个有效的可直接用于打印的3D模型。对于输出模型，模型表面的细节在不同分辨率下保留程度不同，当输入模型不具有小规模特征时，本公开生成的低分辨率模型仍可被接受。

为了实现上述目的，根据本公开的一方面，提供一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，读取3D模型文件；

步骤2，根据3D模型文件生成3D模型；

步骤3，将3D模型重新网格化得到3D网格；

步骤4，标记3D网格的边；

步骤5，根据标记的边确定编制方向；

步骤6，根据编织方向将3D网格连接为编织网格并输出为编织网格模型。

进一步地，在步骤1中，所述3D模型文件包括3ds格式，max格式，lw格式，mb格式，dxf格式，obj格式其中任意一种。

进一步地，在步骤3中，所述将3D模型重新网格化得到3D网格的方法包括以下步骤：

步骤3.1，通过全局参数化重新网格化方法，生成与2维旋转对称场对齐的各向同性四主导网格，以下称2维旋转对称场为2-Rosy，是一种常见的旋转对称域，为一种特定的向量，所述全局参数化重新网格化方法为将表面切割成拓扑圆盘后再进行平铺表面，在3D模型的平面上生成规则格子，然后提升回原始表面，生成结构化网格，为了控制边缘配准，用于求解一个优化问题，即力求将参数化梯度与引导场一致，其中，所述各向同性四主导网格为四边形主导的网格(即以四边形为主的网格)在不同的方向所测得的性能数值完全相同，各向同性的意思是指网格在不同的方向所测得的性能数值完全相同；

步骤3.2，将3D模型生成一个仅包含三角形和四边形的各向同性四边形主导网格，将三角形网格的对角线的近垂直角度的边标记为对角线，所述近垂直角度为取值范围为[75°，90°]的角度；