[发明专利]基于等高线骨架的三维网格变形方法及相关装置

说明书

本申请适用于计算机领域，提供了一种基于等高线骨架的三维网格变形方法及相关装置，包括：构造三维网格模型的拉普拉斯矩阵；运用所述拉普拉斯矩阵的特征向量重构获得所述三维网格模型的特征骨架；基于所述三维网络模型的等高线对所述特征骨架进行分组和优化，得到所述三维网络模型的等高线骨架，其中所述等高线上的某个特征值相等；对所述等高线骨架进行交互式编辑，基于所述三维网格模型与所述等高线骨架的差值对所述等高线骨架进行优化得到目标三维网格模型，本申请既能保留更多的三维网格模型的基本特征又可以舍弃部分网格细节，使骨架模型在视觉上更接近原始网格模型，且三角面片基本坍缩到一条线上，结构更加紧凑。

技术领域

本申请属于计算机领域，尤其涉及一种基于等高线骨架的三维网格变形方法及相关装置。

背景技术

三维网格模型变形(也称三维网格编辑)被广泛应用于到工业实际、动画制作和游戏开发等领域。三维网格变形方法主要分为基于骨骼蒙皮的变形方法、基于表面的网格编辑方法和基于空间的网格编辑方法三类。基于表面的网格编辑方法又可以细分为多分辨率变形、基于微分坐标变形等。

现有的处理方法在三维网格变形时，大角度变形会导致靠近边缘部分的网格的不平滑，使得重构后的网络模型无法保持原网络模型的轮廓特征。通过特征基重构的网格模型更好的保持了原网格模型的轮廓特征，随着特征基采样数量的增加，重构的网格模型能够趋近于原模型。但在重构的过程中使用的特征值越少，得到的模型的细节就越少，盲目的减少特征向量，特征值少到不足以编码网格的基本特征，会使得重构后的骨架不符合图形的基本特征。

发明内容

本申请的目的在于提供一种基于等高线骨架的三维网格变形方法及相关装置，旨在解决现有技术中盲目的减少特征向量导致重构后的骨架不符合图形的基本特征的技术问题。

本申请第一方面提供一种基于等高线骨架的三维网格变形方法，包括：

构造三维网格模型的拉普拉斯矩阵；

运用所述拉普拉斯矩阵的特征向量重构获得所述三维网格模型的特征骨架；

基于所述三维网络模型的等高线对所述特征骨架进行分组和优化，得到所述三维网络模型的等高线骨架，其中所述等高线上的某个特征值相等；

对所述等高线骨架进行交互式编辑，基于所述三维网格模型与所述等高线骨架的差值对所述等高线骨架进行优化得到目标三维网格模型。

可选地，所述运用所述拉普拉斯矩阵的特征向量重构所述三维网格模型的特征骨架包括：

对所述拉普拉斯矩阵进行特征分解，得到所述三维网格模型的特征向量；

提取所述三维网格模型的特征向量，得到前k个向量；

基于所述前k个特征向量对所述三维网格模型进行重构，得到重构的三维网格模型顶点的坐标。

可选地，所述等高线上的某个特征值为所述三维网格模型顶点的坐标的x轴分量、y轴分量或z轴分量中的一种。

可选地，所述基于所述三维网络模型的等高线对所述特征骨架进行分组和优化，得到所述三维网络模型的等高线骨架包括：

基于等高线生成算法在所述三维网格模型上生成一组等高线；

获取所述三维网格模型中的三角面片的一个顶点；

确定所述三维网格模型的三角面片的一条边上的一个插值点；

进一步确定所述三角面片的另外两条边上的另一个等值点，其中所述等高线为一闭合的曲线，所述等高线与所述三角面片存在两个交点。

可选地，所述基于所述三维网络模型的等高线对所述特征骨架进行分组和优化，得到所述三维网络模型的等高线骨架还包括：