[发明专利]一种基于复杂平面图像的三维建模方法

说明书

一种基于复杂平面图像的三维建模方法，对灰度化之后的平面图像进行识别，得到外轮廓的矢量图；对外轮廓的矢量图进行离散和补全，得出构造曲线；通过两次比较法得到补全后构造曲线的对称关系，并添加辅助曲线和对称平面；以对称关系为依据，计算构造曲线在三维空间中的位置；以添加的辅助曲线为依据，进行三维建模，并组合模型。本发明建模步骤简单，操作简便，能更好地满足非专业人士的建模需求。

技术领域

本发明涉及计算机三维建模，特别是一种基于复杂平面图像的三维建模方法。

背景技术

三维模型在计算机中是一种很常见的表达现实中物体或者动画角色的方式，在现实世界里的大多数物体都可以用三维模型进行表示。利用计算机三维建模理论上可以创建出任何形状的三维模型，相对于现实物体而言，利用计算机进行三维建模能够重复修改和编辑三维模型，而现实物体建模则会受到模型形状相对固定、修改困难等影响，现实物体制作相对于计算机三维建模存在着耗费材料多、需要大量人力物力的劣势。在计算机图形学的发展过程中，三维建模同样是一个重要的课题，围绕着这一课题开展了许多相关的研究。迄今为止，已经出现了一系列的三维建模软件，如3D Max、Maya、Rhino、SolidWorks等，这些三维建模软件成为人们进行三维建模主要的使用工具。这些三维建模软件，无一例外地基于WIMP(Window,Icon,Menu,Pointer)界面，即窗口、图标、菜单列表和指针。这种三维建模的方式已经十分成熟，用户能够基于这一类三维建模软件任意创建三维模型。然而，基于WIMP界面的三维建模软件存在以下两个极大的缺点：

(1)建模步骤繁琐，不可否认的是，这样建模能够创建更精细的模型，然而看似简单的模型可能需要花费大量时间去创建。

(2)操作复杂，没有大量经验的用户经常被此类建模软件的复杂界面难住，往往在寻找一个操作功能上耗费大量时间。

由以上的不足之处可以看出，使用此类三维建模软件需要的时间较长，且需要经过专业的培训，对没有相关专业知识的人来说很不友好；另外，基于WIMP的三维建模方法对设备的要求较高，需要高性能的计算机才能够较好地运行，而普通的移动设备如平板电脑和智能手机的性能无法运行此类建模软件，用户将会受到设备以及地点的约束，导致无法将设计想法随时转化成模型，导致设计灵感并不能随时随地得到保存，这对于设计者来说同样不友好。

发明内容

一种基于复杂平面图像的三维建模方法，包括以下步骤：

第一步，对灰度化之后的平面图像进行识别，得到外轮廓的矢量图；

第二步，对外轮廓的矢量图进行离散和补全，得出构造曲线；

第三步，通过两次比较法得到补全后构造曲线的对称关系，并添加辅助曲线和对称平面；

第四步，以对称关系为依据，计算构造曲线在三维空间中的位置；

第五步，以添加的辅助曲线为依据，进行三维建模，并组合模型。

上述的一种基于复杂平面图像的三维建模方法，对灰度化之后的平面图像进行识别、分解和补全，其中通过使用Canny算法进行边缘检测，并用Potrace算法进行矢量化处理；

使用T形结点、十字交点、尖点三种特殊点对图像进行离散，同时以这三种特殊点为依据补全离散后的构造曲线；补全后的曲线为Jordan曲线。

上述的一种基于复杂平面图像的三维建模方法，以T形结点、十字交点、尖点三种特殊点和曲线转折点作为构造曲线上特征点，并且：

单位圆在曲线上移动，圆心与两边曲线的夹角小于阈值45°的点设为转折点，若出现一段范围以内的圆心角都小于该阈值且存在一个谷值，则取该谷值所在点作为转折点而忽略附近符合条件的其余点；若出现一段范围以内的圆心角都小于该阈值且存在多个谷值，只取首尾两个谷值点而忽略其它符合条件的点；