[发明专利]基于手势交互的植物建模方法及其植物建模装置、设备

说明书

本发明公开了一种基于手势交互的植物建模方法及其植物建模装置、设备。所述植物建模方法包括：识别用户的手势绘制动作，获得手势信息；根据所述手势信息生成植物骨架与外形轮廓凸包；将所述外形轮廓凸包拼接于所述植物骨架的预定位置上，形成植物模型；按照预定的子树生长算法对所述植物模型进行处理，以完成植物建模。在建模过程中用户只需要关注高层输入，在空中绘制植物的骨架与轮廓的大致造型来控制整个植物的形状，而具体的细节枝干造型与树叶的分布则使用基于规则的过程化建模方法自动生成。本申请采用的手势交互这一交互方式，使用起来更自然和灵活，与植物模型的实时三维显示一起，在植物的生成和编辑过程中为用户提供了有用的反馈。

技术领域

本发明属于计算机图形技术领域，具体地讲，涉及一种基于手势交互的植物建模方法及其植物建模装置、计算机可读存储介质、计算机设备。

背景技术

植物建模技术的应用背景是交由用户基于美学与工程经验去自由地绘制现实生活中不存在的植物模型，依靠建模算法的辅助以达到高效产出。当前的植物建模方法主要分为基于规则的过程式建模、基于数据驱动的植物重建与基于手绘草图的建模。

基于草图的方法允许用户在建模时能同时拥有较大的自由度以及创造力。除此之外，草图能让用户以一种比较直观的方式来表达其建模意图，这正是基于规则的这类建模方式所欠缺的。由于时代背景对技术的限制，传统的草图建模工具都是基于二维的，因此，要解决的一个核心问题便是如何将二维枝干草图转换为对应的三维结构。当前，绝大多数的工作都是基于单张草图并结合一定的经验规则进行枝干深度信息的计算。为方便用户对多尺度树木结构的描述，允许使用笔画直接控制多个枝干或者连同树叶的整个子树木结构，即在笔画的邻近区域喷撒一定数目的控制点，并允许树枝往控制点的位置生长。通过这种方式不仅可以有效地对树木的整体形状进行控制，还可以从不同尺度对树木的局部结构进行相应控制。从而，用户可以通过修改笔刷的半径，控制树木在不同维度上的枝干形态。这类交互形式可以在平板设备上，通过触控等方式实现，用户只需一些简单直观的手势交互便可以生成满足特定整体形态，且具有丰富植物学特性的树木模型。

对于新手用户来说，使用基于规则的过程式建模或基于数据驱动的重建方法生成三维树模型并不容易，因为这两种方法要么需要专门的生物学知识，要么需要昂贵的设备以从真实植物中获取数据。基于草图的植物建模是自由创建三维植物模型最直观的方法。然而，以前的基于草图的方法都是在平板电脑或桌面屏幕上绘制的2D草图，难以生成合理的深度值和植物的完整三维轮廓。尤其是对于内容设计者或艺术家，在概念设计阶段，如何灵活与方便地控制植物模型的形状仍然是一个挑战。

发明内容

(一)本发明所要解决的技术问题

本发明解决的技术问题是：如何提供一种使用难度较低、便于用户灵活使用的植物建模方法。

(二)本发明所采用的技术方案

一种基于手势交互的植物建模方法，所述植物建模方法包括：

识别用户的手势绘制动作，获得手势信息；

根据所述手势信息生成植物骨架与外形轮廓凸包；

将所述外形轮廓凸包拼接于所述植物骨架的预定位置上，形成植物模型；

按照预定的子树生长算法对所述植物模型进行处理，以完成植物建模。

优选地，所述手势信息包括若干轮廓线，根据所述手势信息生成外形轮廓凸包的方法包括：

从若干轮廓线中选取两条相邻的第一轮廓线和第二轮廓线；

对所述第一轮廓线和第二轮廓线进行二次采样处理，分别获得所述第一轮廓线上的若干第一采样点以及所述第二轮廓线上的若干第二采样点；

按照预定的匹配规则将所述第一采样点与所述第二采样点进行连接，以形成外形轮廓凸包。