[发明专利]一种基于有向包围盒和轴向包围盒的脚楦匹配方法

摘要

本发明公开了一种计算机动画、3D模型建立、形状分析等领域，具体是指一种基于有向包围盒OBB和轴向包围盒AABB的脚楦匹配方法。本发明是通过脚和鞋子匹配或者脚和表示鞋子内部空间的鞋楦匹配，首先求出三维模型脚和鞋楦的OBB，根据OBB的轴向将脚和鞋楦与世界坐标系的三个轴分别对齐；再计算出脚和鞋楦模型的轴向包围盒AABB，将脚模型AABB底面四边形的中心平移到鞋楦模型AABB底面四边形的中心，匹配之后，如果鞋子偏大或者偏小，可对鞋子进行适当地缩放。本发明的优点是：该方法快速，有效，可以更加精确地实现模型的缩放，为鞋楦数字化技术提供有效支撑。

主权项

一种基于有向包围盒和轴向包围盒的脚楦匹配方法，其特征在于包括下列步骤：（1）先通过有向包围盒对脚和鞋楦模型进行旋转，使得它们分别和世界坐标系的三个轴对齐；具体是：首先求出脚和鞋楦模型的有向包围盒OBB，所述有有向包围盒OBB是指三个向量分别代表了长方体的长，宽，高的轴向，取与脚长方向平行的那根轴作为旋转的依据，先计算此轴向量与世界坐标系的X0Z平面之间的夹角，然后将该轴绕世界坐标系的X轴旋转，使该轴向量与世界坐标系的XOZ平面平行；再计算此轴向量与世界坐标系YOZ平面之间的夹角，然后将该轴绕世界坐标系的Y轴旋转，使该轴向量与世界坐标系的YOZ平面平行；分别对脚和鞋楦模型进行以上操作，使它们分别与世界坐标系的三个轴对齐；（2）计算它们的轴向包围盒AABB,使脚模型的轴向包围盒AABB底面四边形的中心与鞋楦模型底面四边形的中心重合；具体是：对脚和鞋楦模型分别对齐后，分别求脚底平面和OBB底平面的轴向包围盒AABB，取轴向包围盒AABB底面四边形的中心作为平移的基点，将脚模型轴向包围盒AABB底面四边形的中心平移至鞋楦轴向包围盒AABB底面四边形的中心；（3）匹配好之后，若鞋楦模型偏大或者偏小，根据包围盒的距离差对其进行粗缩放；具体是：脚、鞋楦模型依然和世界坐标系的三个轴对齐，利用脚的包围盒AABB和鞋楦的包围盒AABB进行比较，在X,Z轴上，距离差为两个包围盒AABB分别在X,Z轴上的最大值与最大值之差，最小值与最小值之差；如果在X轴上的距离差小于设定的阈值（舒适值，本例取0.3cm），则鞋楦模型在X轴方向上偏大，把鞋楦模型在X轴方向上缩小至距离差等于阈值的大小；如果它们在X轴的距离差小于给定的阈值，则鞋楦模型在X轴方向上偏小，把鞋楦模型在X轴方向放大至距离差等于阈值的大小；在Z轴上采用与X轴方向上相同的处理方法实现；（4）对距离差方法进行改进，使鞋楦模型的缩放更加精确；具体是：在粗缩放的基础上，计算出脚模型包围盒AABB的中心点，构造包围盒AABB的三个中心面，对于脚模型上的任意一点，给定其一个边长，使其在X,Y,Z 轴上形成一个以自己为中心的立方体约束空间；对于脚模型的任意一点，如果有鞋楦模型上的点在其立体空间内，说明此点是靠近鞋楦模型的点，分别计算这些在其立体空间内鞋楦模型上的点的x,y,z坐标到脚模型包围盒AABB的三个中心平面的距离，再分别取出到三个中心平面距离的极大值和极小值；遍历脚模型的点，若有脚模型上的点的任一一个坐标到脚模型包围盒AABB对应的中心平面的距离大于相应极大值和阈值的差，则说明鞋楦模型在该坐标轴上偏小，分别计算此点在对应轴上和鞋楦模型距离最近的点的距离，记为L,遍历完脚模型的点后，取L的最大值，然后再加上阈值，就是鞋楦模型在该轴上需要放大的距离差；同理，若鞋楦模型在某个坐标轴上偏大，可相应进行缩小。