CN102982583A - 三角网格的数据拉伸方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于图像处理技术领域，提供了一种三角网格的数据拉伸方法，所述方法包括：选取所述三角网格的数据范围；将所述选取的三角网格投影到高阶曲面，生成控制顶点；拉伸所述控制顶点改变所述三角网格的曲面形状；采样回所述三角网格。本发明还相应的提供一种三角网格的数据拉伸系统。借此，本发明只需控制少数几个控制顶点的位移就可实现局部范围的拉伸，具有控制开销小的特点。

Description

三角网格的数据拉伸方法及系统

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种三角网格的数据拉伸方法及系统。

背景技术

几何建模技术是指计算机里组织数据类型和数据结构以表示物体在三维空间形状材质特性。目前大量运用在3D游戏/动画，电影特效，地质模型，分子模型，医学数字化，数字城市等领域。三维空间的几何模型简称为三维模型，主要有线框模型、表面模型和实体模型三种表示方法，其中表面模型运用最为广泛，三角网格数据是表面模型的一种常用形式。三角网格数据的编辑、变形、拼接等操作是几何建模中的常见技术。三角网格数据变形的难点在于：网格是线性连续而非高阶光滑的曲面，不具有NURBS等曲面的控制顶点，难以通过编辑其顶点的方式实现网格的编辑，这就要求建立从三维网格数据到高阶光滑的曲面之间的相互映射。

现有的各种算法，比如FFD(Free-FormDeformation，FFD)算法系列，包括在FFD基础上的DFFD\EFFD\RFFD\NFFD算法，对于DFFD和EFFD算法变形区域难以控制，而对于RFFD和NFFD算法则通过移动控制顶点或修改权因子来实施变形，同时由于权因子模型变形的影响很不直观，一般难以通过修改权因子未实现所要求的变形。

综上可知，现有的三角网格的数据拉伸方法，在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种三角网格的数据拉伸方法及系统，能通过调整数量极少的控制顶点来改变三角网格模型形状。

为了实现上述目的，本发明提供一种三角网格的数据拉伸方法，所述方法包括：

选取所述三角网格的数据范围；

将所述选取的三角网格投影到高阶曲面，生成控制顶点；

拉伸所述控制顶点改变所述三角网格的曲面形状；

采样回所述三角网格。

根据本发明的三角网格的数据拉伸方法，所述方法还包括：

对所述三角网格进行自适应细分，建立所述三角网格中的点与控制顶点之间的映射关系。

根据本发明的三角网格的数据拉伸方法，所述选取所述三角网格的数据范围步骤之前还包括：

将控制顶点映射为用于拉伸操作的控制球。

根据本发明的三角网格的数据拉伸方法，所述拉伸所述控制顶点改变所述高阶曲面形状步骤包括：

选取控制球，将所述控制球拉伸编辑区域进行空间变形。

本发明还相应的提供一种三角网格的数据拉伸系统，包括：

选取模块，用于选取所述三角网格的数据范围；

投影模块，用于将所述选取的三角网格投影到高阶曲面，生成控制顶点；

控制模块，用于拉伸所述控制顶点改变所述三角网格的曲面形状；

采样模块，用于采样回所述三角网格。

本发明通过预先选取三角网格的数据范围，再将三角网格投影到高阶曲面，拉伸控制顶点改变曲面形状，再由曲面采样回三角网格的方式，实现了三角网格和高阶曲面之间的相互映射，借此可通过调整数量极少的几个控制顶点来改变三角网格模型形状的目的。本发明能够灵活和直观的控制选中区域的三角网格形状的编辑，实现局部范围的拉伸，具有控制开销小的优点。

附图说明

图1是本发明一实施例的三角网格的数据拉伸方法流程图；

图2是本发明另一实施例的三角网格的数据拉伸方法流程图；

图3A是本发明一实施例的网格模型拉伸前的结构示意图；

图3B是图3A所示实施例选取拉伸区域的结构示意图；

图3C是图3A所示实施例的调整拉伸区域大小的结构示意图；

图3D是图3A所示实施例的网格模型拉伸后的结构示意图；

图4A是本发明另一实施例的网格模型拉伸前的结构示意图；

图4B是图4A所示实施例选取拉伸区域的结构示意图；

图4C是图4A所示实施例的调整拉伸区域大小的结构示意图；

图4D是图4A所示实施例的网格模型拉伸后的结构示意图；

图5是本发明一实施例的三角网格的数据拉伸系统结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1，本发明提供了一种三角网格的数据拉伸方法，该方法通过用户交互为三角网格数据引入Bezier、NURBS等曲面的控制顶点。该方法具体包括以下步骤：

步骤S101，选取所述三角网格的数据范围。具体的，用户通过与三角网格的数据拉伸系统交互，选取编辑区域，该区域的大小可以通过交互进行大小调节。

步骤S102，将选取的三角网格投影到高阶曲面，生成控制顶点。三角网格经映射变换后，确定控制顶点在待编辑区域中的位置，生成附着在三维模型表面的类似Bezier、NURBS等曲面的控制顶点。

步骤S103，拉伸所述控制顶点改变所述高阶曲面形状。

步骤S104，采样回三角网格。该步骤具体是通过系统将计算出的曲面数据反映射回到原来的网格数据上，并将结果显示出来。

本发明是将三角网格投影到高阶曲面上，在高阶曲面上通过控制点改变模型的三角网格的曲面形状，形变完成后映射回原来的三角网格实现对原来的三角网格进行形变。借此实现了三角网格和高阶曲面之间的相互映射，从而达到通过调整数量极少的几个控制顶点来改变三角网格模型形状的目的。

再参见图2，本发明一具体实施例提供的三角网格的数据拉伸方法，其具体包括：

步骤S201，从网格模型中选取一定范围的网格数据。具体可参见实施例图3A～图3B以及图4A～图4B，用户通过点选一个中心点在三维网格模型上选择一块待编辑圆形区域，该区域的大小可以通过交互进行调节。

步骤S202，将选中的三角网格数据投影到高阶曲面上。本发明的实施例中，可以将选中的圆形区域中的网格顶点投影到一个平面上。

步骤S203，生成附着在几何模型表面的控制顶点。具体应用中，结合图3B或图4B，通过该步骤可以生成附着在三维网络模型表面的四个控制顶点，同时可将控制顶点映射为用于拉伸操作的控制球。

步骤S204，对三角网格进行自适应细分，建立三角网格中的点与控制顶点之间的映射关系。

步骤S205，计算待编辑区域中网格顶点相对应的通过Bezier等算法得到的相对坐标。

步骤S206，选取控制顶点对应的控制球，通过直接操纵控制球，将控制顶点向外拉伸来对编辑区域进行空间变形，改变大小及形状，如图3C或4C所示。

步骤S207，将变形后的三角网格的曲面采样回三角网格，将结果显示。用户可实时的看到对待编辑区域的变形效果，若用户对变形效果不满意，则可以继续通过调整控制球的位置调节变形，实现对三角网格数据形状的编辑，如图3D或4D。

参见图5，本发明相应的提供了一种实现上述方法的三角网格的数据拉伸系统，该系统100具体包括：

选取模块10，用于选取三角网格的数据范围。具体的，用户通过与三角网格的数据拉伸系统交互，选取编辑区域，该区域的大小可以通过交互进行大小调节。

投影模块20，用于将选取的三角网格投影到高阶曲面，生成控制顶点。三角网格经映射变换后，确定控制顶点在待编辑区域中的位置，生成附着在三维模型表面的类似Bezier、NURBS等曲面的控制顶点。

控制模块30，用于拉伸控制顶点改变所述三角网格的曲面形状。

采样模块40，用于采样回三角网格。本发明的系统100是将三角网格投影到高阶曲面上，在高阶曲面上通过控制点改变模型的三角网格的曲面形状，形变完成后映射回原来的三角网格实现对原来的三角网格进行形变。借此实现三角网格和高阶曲面之间的相互映射，从而达到通过调整数量极少的几个控制顶点来改变三角网格模型形状的目的。

综上所述，本发明通过预先选取三角网格的数据范围，再将三角网格投影到高阶曲面，拉伸控制顶点改变曲面形状，再由曲面采样回三角网格的方式，实现了三角网格和高阶曲面之间的相互映射，借此可通过调整数量极少的几个控制顶点来改变三角网格模型形状的目的。本发明能够灵活和直观的控制选中区域的三角网格形状的编辑，实现局部范围的拉伸，具有控制开销小的优点。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种三角网格的数据拉伸方法，其特征在于，所述方法包括：

选取所述三角网格的数据范围；

将所述选取的三角网格投影到高阶曲面，生成控制顶点；

拉伸所述控制顶点改变所述三角网格的曲面形状；

采样回所述三角网格。

2.根据权利要求1所述的三角网格的数据拉伸方法，其特征在于，所述方法还包括：

对所述三角网格进行自适应细分，建立所述三角网格中的点与控制顶点之间的映射关系。

3.根据权利要求2所述的三角网格的数据拉伸方法，其特征在于，所述选取所述三角网格的数据范围步骤之前还包括：

将控制顶点映射为用于拉伸操作的控制球。

4.根据权利要求3所述的三角网格的数据拉伸方法，其特征在于，所述拉伸所述控制顶点改变所述高阶曲面形状步骤包括：

选取控制球，将所述控制球拉伸编辑区域进行空间变形。

5.一种三角网格的数据拉伸系统，其特征在于，包括：

选取模块，用于选取所述三角网格的数据范围；

投影模块，用于将所述选取的三角网格投影到高阶曲面，生成控制顶点；

控制模块，用于拉伸所述控制顶点改变所述三角网格的曲面形状；

采样模块，用于采样回所述三角网格。

Images