CN103093502A - 一种基于旋转三视图的三维模型信息获取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于旋转三视图的三维模型信息获取方法，包括以下步骤：步骤1：导入三维网格模型;步骤2：利用Opengl获得三维网格模型的变换矩阵;步骤3：根据获得的变换矩阵以及三视图对应的旋转矩阵，对三维网格模型进行矩阵变换运算，得出新的三维模型网格点的三维坐标;步骤4：将新得到三维模型网格点的世界坐标转变为屏幕坐标；步骤5：根据得到的屏幕坐标，用画笔按原来三维网格点的拓扑结构画出网格面；步骤6：用鼠标旋转三维模型，得到旋转后的三视图；步骤7：对三视图做后续图像编辑操作。本发明针对现有模型的三视图固定不变的局限性，产生实时旋转的三视图，实现任意角度观测三维模型的三视图，体现更多更简便更直观的模型信息。

Description

一种基于旋转三视图的三维模型信息获取方法

技术领域

本发明涉及三维模型领域，尤其涉及一种基于旋转三视图的三维模型信息获取方法。

背景技术

随着社会信息化的快速发展，计算机硬件技术的提高，人们追求越来越逼真现实的视觉体验。无论是三维动画，三维游戏，三维影视，三维技术都能够带给人耳目一新的感觉。由于三维的准确性、真实性和无限的可操作性，也被广泛应用于医学、教育、军事、娱乐等诸多领域。

图形编辑是纠正数据采集错误的重要手段，其基本功能要求是：具有友好的人机界面，即操作灵活、易于理解、响应迅速等；具有对几何数据和属性编码的修改功能；具有分层显示和窗口功能，便于用户的使用。图形编辑的关键是点、线、面的捕捉，即如何根据光标的位置找到需要编辑的要素以及图形编辑的数据组织。三维图形只是在平面二维系中加入了一个方向向量，确大大增加了其编辑的复杂度。

为了简化三维图形编辑的复杂性，会借助二维图形的一些方法来进行对三维图形的编辑。编辑三维图形的三视图就是其中一种方式。

三视图是观测者从三个不同位置观察同一个三维图形而画出的二维图形。将人的视线规定为平行投影线，然后正对着物体看过去，将所见物体的轮廓用正投影法绘制出来该图形称为视图。从物体的前面向后面投射所得的视图称主视图（正视图），能反映物体的前面形状；从物体的上面向下面投射所得的视图称俯视图，能反映物体的上面形状；从物体的左面向右面投射所得的视图称左视图（侧视图），能反映物体的左面形状。三视图就是主视图（正视图）、俯视图、左视图（侧视图）的总称。

一个视图只能反映物体的一个方位的形状，不能完整反映物体的结构形状。三视图是从三个不同方向对同一个物体进行投射的结果。所以如果三视图能够更加确切的反应物体整体结构形状，对三维模型的编辑起到重要的意义。

现有技术的通用方法，就是将所见物体的轮廓用正投影法绘制出来。目前应用比较广泛的是用AutoCAD生成三维模型的三视图。或者由设计者自己绘制出三维模型的三视图。手工绘制三视图的方法是先根据实体形状想象出三视图然后再绘制出三视图图形。然而，即使是用AutoCAD自动生成三视图，也需要很多的操作步骤，需要一定的专业人员才能实现。若是手工绘制三视图，其方法是先根据实体形状想象出三视图然后再绘制出三视图图形，这往往很容易出现多线或漏线的错误。而且，机械领域的三维模型由于形状规则，线条简单，容易构造三视图。针对不规则的复杂模型，如人体模型，动植物模型则很难构造出三视图。而且，构造出的三视图其图形线条交错复杂，若非专业人员无法很好得获得三视图所提供的图形信息。

并且不管是绘画的三视图还是计算机生成的三视图。其三视图都是固定不变的。无法动态显示模型其他任意角度的视图信息。如果模型局部有遮挡，比如老虎的一条后腿有畸形，如图1a-1c所示，那么在俯视图上看不四条腿的信息；在侧视图，残疾的腿刚好被另一条后腿遮挡无法观察；同样，在主视图，被其同侧的前腿遮挡也无法观察到。这样，不管是俯视图，侧视图还是主视图都无法观察到我们所要观察到老虎畸形腿的信息。这对模型的编辑无疑是致命的。

因此，有必要提供一种基于旋转三视图的三维模型信息获取方法来解决现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于旋转三视图的三维模型信息获取方法，提出产生实时旋转的三视图，以提供三维模型更多更简便更直观的图形信息。

因此，本发明提供了一种基于旋转三视图的三维模型信息获取方法，包括以下步骤：步骤1：导入三维网格模型;步骤2：利用Opengl获得三维网格模型的变换矩阵;步骤3：根据获得的变换矩阵以及三视图对应的旋转矩阵，对三维网格模型进行矩阵变换运算，得出新的三维模型网格点的三维坐标;步骤4：将新得到三维模型网格点的世界坐标转变为屏幕坐标；步骤5：根据得到的屏幕坐标，用画笔按原来三维网格点的拓扑结构画出网格面；步骤6：用鼠标旋转三维模型，得到旋转后的三视图；步骤7：对三视图做后续图像编辑操作。

较佳地，所述步骤4进一步包括：按照得到新的三维模型网格点坐标，利用现有的轮廓线抽取技术，获得各个视图的三维模型的轮廓点，所述步骤5根据得到的轮廓点三维坐标，转化为对应视图的屏幕坐标。

其中，所述侧视图为左视图或右视图。

本发明方案能够实时自动得生成三维模型的三视图，与现有技术相比，针对模型的三视图是固定不变的局限性，提出产生实时旋转的三视图，可以实现任意角度观测三维模型的三视图，体现更多更简便更直观的模型信息。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1a是传统模式三维模型老虎的主视图；

图1b是传统模式三维模型老虎的俯视图；

图1c是传统模式三维模型老虎的侧视图；

图2是本发明的基于旋转三视图的三维模型信息获取方法的流程图；

图3是本发明一实施例的基于旋转三视图的三维模型信息获取方法的流程图;

图4是本发明另一实施例的基于旋转三视图的三维模型信息获取方法的流程图;

图5a-5c是本发明实施例旋转后的三维模型的三视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图2，本发明提供了一种基于旋转三视图的三维模型信息获取方法，包括以下步骤：

步骤S001：导入三维网格模型;

步骤S002：利用Opengl获得三维网格模型的变换矩阵;

步骤S003：根据获得的变换矩阵以及三视图对应的旋转矩阵，对三维网格模型进行矩阵变换运算，得出新的三维模型网格点的三维坐标;

步骤S004：将新得到三维模型网格点的世界坐标转变为屏幕坐标；

步骤S005：根据得到的屏幕坐标，用画笔按原来三维网格点的拓扑结构画出网格面；

步骤S006：用鼠标旋转三维模型，得到旋转后的三视图；

步骤S007：对三视图做后续图像编辑操作。

对旋转三视图，可以根据需求选择不同的实现方法。配合参考图3，作为本发明的一实施例的三维模型信息获取方法，具体为：先导入一个三维网格模型，采用Opengl（Open Graphics Library）进行显示，OpenGL是个专业的图形程序接口，是一个功能强大，调用方便的底层图形库。所述三维网格模型所用的坐标系为世界坐标系，即三维坐标。而三视图所呈现出来的是屏幕坐标，即二维坐标。所以，三维坐标与二维坐标需要建立起一个网格点对应的关系，才能实现三视图与模型的信息对应。

根据Opengl所提供的功能，获得鼠标旋转三维模型的旋转矩阵，以及对应主视图、侧视图、顶视图所需的旋转角度，如顶视图需将模型绕x轴旋转90度glRotatef(90.0f,1,0,0)。这样，从原来的视点上看过去，三维模型经过正交投影后显示的就是顶视图的图像。同理，可对侧视图做相应的旋转glRotatef(90.0f,0,1,0)。主视图则不需要做如何旋转。因为三维模型经过正交投影后显示的效果可视为主视图的效果。然后，把旋转后的三维模型的网格点，转化为屏幕坐标。

对于屏幕坐标与世界坐标的相互转化，根据Opengl所提供的功能，可以通过以下两个函数轻松实现：

世界坐标转化为屏幕坐标：

屏幕坐标转换为世界坐标：

其中Point3D为三维模型网格点的三维坐标。POINT为屏幕上的二维坐标。

实现了三维坐标与屏幕坐标之间的相互转化，那么我们在三视图上的相关操作就可以对应到三维模型上。将得到的二维网格点坐标根据原来三维模型的拓扑结构显示在各个视图中，即可得到图2结果。用鼠标旋转三维网格模型，计算机自动刷新各个视图即可实时得到图3的结果。从应用的角度来观察，其效果为，当用鼠标旋转三维模型，三视图也在不断得旋转。其变化与三维模型的变换是同步的。

图3所示的是一种快速，简单获得三视图的方法。后续操作，可以通过对三视图的扫描，迅速获得其三视图的轮廓线等编辑操作。

作为本发明的另一实施例，也可以采用图4的方案进行实现。具体包括以下步骤：

Step1：导入一个三维网格模型.

Step2：利用Opengl获得三维网格模型的变换矩阵

Step3：根据获得的变换矩阵,以及三视图对应的旋转矩阵。对网格模型进行矩阵变换运算。得出新的各个视图的三维模型网格点的三维坐标。

Step4：按照得到新的三维模型网格点坐标，利用现有的轮廓线抽取技术，获得各个视图的三维模型的轮廓点。

Step5：根据得到的轮廓点三维坐标，转化为对应视图的屏幕坐标。

Step6：将得到的轮廓点屏幕坐标在各视图上用折线连接起来，或用多边形画出来。

Step7：用鼠标旋转三维模型，得到旋转后的三视图。

Step8：对三视图做后续图像编辑操作。

在对三维模型进行矩阵变换后，可以对得到的三维模型网格利用现有的获取三维网格模型轮廓点的方法直接获取其各个视图的轮廓点。将得到的三维轮廓点坐标转化为二维屏幕坐标，各自的视图上画出轮廓。同时，还可以利用现有的获取轮廓线的方法得到模型的内轮廓。

本发明的目的是获取动态的实时旋转的三视图，避免传统上固定的三视图由于遮挡而无法获得某些局部位置的信息。改善了用户在对三视图进行编辑的用户体验。其中，所述侧视图为左视图或右视图。

本发明提供了一种基于旋转三视图的三维模型信息获取方法，与以往的传统的三视图不同的是，该方法实时动态的显示三维模型的三视图。这种旋转三视图可以使用户动态得获得三维模型任意观测角度的三视图。如图1a-1c所显示的分别为传统模式三维模型老虎的三视图。他们是固定不变的。由于视角的局限性，从三视图上所获得的信息非常有限。有些被遮挡的部分，则不能充分得体现出模型的信息。如果三视图不受视角的局限，可以任意角度观测三维模型的三视图，那么就能够体现更多的模型信息。除此之外，还方便用户可以旋转到特定的视角观测到特定部位的三视图图形。这无疑给予用户极大便利的获取三维模型信息。如图5a-5c所示的旋转一个调度后产生的残疾老虎的三视图。可以很清晰得看到老虎畸形的那条腿的情况，从而摆脱了传统三视图不能获取老虎畸形腿信息的局限性。

本发明方案能够实时自动得生成三维模型的三视图，与现有技术相比，针对模型的三视图是固定不变的局限性，提出产生实时旋转的三视图，可以实现任意角度观测三维模型的三视图，体现更多更简便更直观的模型信息。

以上对本发明实施例所提供的一种基于旋转三视图的三维模型信息获取方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种基于旋转三视图的三维模型信息获取方法，所述三视图包括主视图、俯视图及侧视图，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：导入三维网格模型;

步骤2：利用Opengl获得三维网格模型的变换矩阵;

步骤3：根据获得的变换矩阵以及三视图对应的旋转矩阵，对三维网格模型进行矩阵变换运算，得出新的三维模型网格点的三维坐标;

步骤4：将新得到三维模型网格点的世界坐标转变为屏幕坐标；

步骤5：根据得到的屏幕坐标，用画笔按原来三维网格点的拓扑结构画出网格面；

步骤6：用鼠标旋转三维模型，得到旋转后的三视图；

步骤7：对三视图做后续图像编辑操作。

2.如权利要求1所述的基于旋转三视图的三维模型信息获取方法，其特征在于，所述步骤4进一步包括：按照得到新的三维模型网格点坐标，利用现有的轮廓线抽取技术，获得各个视图的三维模型的轮廓点，所述步骤5根据得到的轮廓点三维坐标，转化为对应视图的屏幕坐标。

3.如权利要求1所述的基于旋转三视图的三维模型信息获取方法，其特征在于，所述侧视图为左视图或右视图。

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