[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

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{X_max,X_min,Y_max,Y_min,Z_max,Z_min}，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,…,m_k}，k＝n_x×n_y，其中，粒子m_i的初始位置为(X_min+index_x×n_x,Y_min+index_y×n_y,Z_max)，其中，index_x＝i mod n_x-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m_i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z_i是否小于等于相同XY坐标处实景三维模型的高程值FA_i，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z_i＝FA_i；

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m_i受距离约束作用后的新高程为：其中为当前高程，为m_i受内部力作用后的新高程，m_j为粒子m_i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；I_i是一个二值索引，如果m_i是不可移动，则I_i＝0，反之I_i＝1。