[发明专利]一种基于部件模板的三维玩具模型开版方法

说明书

本发明公开了一种基于部件模板的三维玩具模型开版方法，该方法针对的是采用部件组合式造型方法设计的三维玩具模型，该方法首先将常用的三维玩具部件模型表面分割线的设计方法以模板的形式保存到部件模板库中。在设计新的玩具时，对玩具的每一个部件，从部件模板库中自动搜索最相似的部件，将部件模板中的分割线自动映射到新的部件上，实现自动开版，从而提高设计的效率，降低学习玩具设计的难度。本发明的方法不但适用于设计布质玩具，也适用于设计皮质、革质等一切可以缝制的软性材料制成的玩具，可以广泛应用于玩具设计领域。

技术领域

本发明涉及一种玩具的开版方法，特别涉及一种基于部件模板的三维玩具模型开版方法。

背景技术

布质玩具设计制作过程包括开版、裁剪布料、缝合等步骤。其中，开版是设计玩具的二维纸样或裁片，它是玩具设计制作中的一个必不可少的关键步骤。长久以来，玩具开版都是采用传统的手工作业完成，也就是凭设计师的空间想象能力和实践经验，用手工将想象中的玩具立体模型设计为平面的纸样，这对设计师的空间想象能力和实践经验有非常高的要求。在实际操作中，常常由于设计师的空间想象能力或者实践经验不够，而导致设计的纸样达不到要求而需要多次修改，这样不但损耗了材料也浪费了时间，而且用手工开版制成的玩具精度也不高。

随着计算机图形学和CAD技术的发展，出现了三维玩具开版技术。从计算机图形学的角度来说，三维玩具开版是在三维模型的基础上，将三维玩具模型的网格曲面进行分割，形成多块曲面片，然后采用三维曲面展开的方法将曲面摊平到二维平面上，获得三维曲面对应的二维网格面，最后将二维网格面的边界组成一个多边形，得到玩具的二维纸样。

虽然三维玩具设计技术改变了设计的方式，加快了设计的速度，但是还存在一个问题，制约着三维玩具设计技术的普及。我们知道，纸样设计是一门传统的手艺，依赖于设计师空间想象、审美和设计经验，设计知识是非公式化、非规范化的，难以被清楚地直接表达和传授，学习设计主要以师傅带徒弟的方式，能否掌握还得依靠学习者的领悟能力。这在很大程度上抬高了使用三维玩具设计技术的门槛，不利于设计人才的培养。

为了解决该问题，本发明提出一种基于部件模板的三维玩具模型开版方法。首先将常用的三维玩具部件模型表面分割线的设计方法以模板的形式保存到部件模板库中。在设计新的玩具时，对玩具的每一个部件，从部件模板库中自动搜索最相似的部件，将部件模板中的分割线自动映射到新的部件上，实现自动开版，从而提高设计的效率，降低学习玩具设计的难度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于部件模板的方法，建立部件分割线模板库，采用球面参数化与三维模型相似性搜索的方法，将分割线模板上的信息映射到三维玩具部件表面，自动生成分割线，最后采用三维曲面展开的方法获得玩具的二维纸样。

为解决该技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于部件模板的三维玩具模型开版方法，方法包括下列步骤：

1)选择常用的玩具部件模型，针对每个部件，在其表面绘制分割线，计算其形状描述子，并对模型做球面参数化，建立玩具部件模板库；

2)读入一个基于部件组合而成的三维玩具模型；

3)针对其每个部件，从模板库中搜索形状最相似的部件，对三维玩具模型部件做球面参数化，并将部件模板的分割线映射到三维部件模型表面上，生成分割线；

4)自动生成三维玩具部件之间的相交线；

5)用交互的方式调整三维部件模型表面的分割线；

6)分割线将三维玩具模型表面划分为若干个区域，每个区域即为一个三维纸样，将所有的三维纸样展开，既获得三维玩具模型的二维纸样。