[发明专利]一种实景三维模型的地面模型与非地面模型自动分离方法有效

专利信息
申请号: 202110490354.9 申请日: 2021-05-06
公开(公告)号: CN113345092B 公开(公告)日: 2022-07-05
发明(设计)人: 乐鹏;于大宇;姜良存;梁哲恒;姜福泉;魏汝兰 申请(专利权)人: 武汉大学;广东南方数码科技股份有限公司
主分类号: G06T17/20 分类号: G06T17/20;G06T19/20;G06N3/00
代理公司: 武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 42222 代理人: 王琪
地址: 430072 湖*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 一种 实景 三维 模型 地面 自动 分离 方法
【权利要求书】:

1.一种用于实景三维模型的地面模型与非地面模型自动分离方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1,离群网格移除;

步骤2,实景三维模型倒置;

步骤3,粒子状态初始化;根据指定布料分辨率参数r和实景三维模型的坐标X、Y、Z方向的最大值和最小值,即外包围盒{Xmax,Xmin,Ymax,Ymin,Zmax,Zmin},确定粒子的数量k和初始位置,并将所有粒子标记为可移动状态;设粒子集合M={m1,…,mk},k=nx×ny,其中,粒子mi的初始位置为(Xmin+indexx×nx,Ymin+indexy×ny,Zmax),其中,indexx=i mod nx-1,mod是一种数学运算;

步骤4,计算粒子受外力的位移;

步骤5,计算距离约束对粒子的位移影响,每个粒子保持x和y坐标值固定,仅计算距离约束对邻接粒子间在z方向的位移影响;

步骤6,碰撞检测;使用BVH和射线求交碰撞检测算法对粒子与实景三维模型进行碰撞检测,判断M中每一个粒子mi自由下落时是否与实景三维模型发生碰撞,即判断粒子的高程值zi是否小于等于相同XY坐标处实景三维模型的高程值FAi,并更新粒子的状态;

步骤7,粒子运动迭代;迭代步骤4-7,直至所有粒子中在一个迭代之前和之后的高程差的最大值MA小于指定阈值MinA或者达到指定迭代次数MaxT,则跳出迭代;

步骤8,陡坡附近粒子贴合处理;由于具有布料内部力原因,若场景存在陡坡,则在陡坡附近存在部分粒子高程值高于地面模型,导致地面面元被误分类为非地面面元,令这些异常粒子的zi=FAi

步骤9,面元分离;对每个模型基础面元的质心到与布料进行射线求交,根据质心与交点的距离关系判断该面元 的类别,若距离小于指定阈值At,则为地面面元,反之,则为非地面面元。

2.根据权利要求1所述一种用于实景三维模型的地面模型与非地面模型自动分离方法,其特征在于:步骤1中,首先读取一个实景三维模型,人工目视判别该三维模型地面是否存在异常离群面元,若不存在则执行步骤2;若存在,则通过高斯滤波或均匀采样滤波方法滤除离群面元。

3.根据权利要求1所述一种用于实景三维模型的地面模型与非地面模型自动分离方法,其特征在于:步骤2中将实景三维模型沿z轴翻转180°,此处翻转通过对z轴坐标取负值实现。

4.根据权利要求1所述一种用于实景三维模型的地面模型与非地面模型自动分离方法,其特征在于:步骤4中计算粒子受外力的位移的实现方式如下;

根据牛顿第二运动定律F=ma,计算每一个可移动粒子在受外力作用下的高程位移距离,外力仅考虑重力,其中所有粒子的质量m均被设置为1,该运动是匀加速运动,高程位移随时间的变化公式为其中g为重力加速度,t为时间。

5.根据权利要求1所述一种用于实景三维模型的地面模型与非地面模型自动分离方法,其特征在于:步骤5中粒子mi受距离约束作用后的新高程为:其中为当前高程,为mi受内部力作用后的新高程,mj为粒子mi的邻接粒子,k为刚性系数,指布料在受到外力作用时抵抗变形的程度,k1的取值0-1之间,当k1=0时表明布料完全柔软的,内部力将不起作用;Ii是一个二值索引,如果mi是不可移动,则Ii=0,反之Ii=1。

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