CN104658035B - 一种三维虚拟场景模型多态优化的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种三维虚拟场景模型多态优化的方法，包括：A、将待处理模型信息划分出不同区域，并进行多态模型处理，得到多个模型态；B、从所述多个模型态中选择一个模型态，选择所述模型态的至少其中一个区域，将该区域中的各个模块的体积位置，载体的方位大小作为要素，进行索引标记；C、对索引标记分类后分配权重，建立带权重的布局图，按照布局图建立三维模型；D、根据权重通过分裂算法对模型进行简化，同时根据权重生成特定规律的差异化分裂簇模型。

Description

一种三维虚拟场景模型多态优化的方法及装置
技术领域
本申请涉及计算机三维模拟技术领域，尤其涉及一种三维虚拟场景模型多态优化的方法及装置。
背景技术
在计算机三维模拟中使用三维模型来模拟实际的物体。三维模型建立的越精细，则模拟效果越接近实际物体。然而模型精度的增加，所需的计算资源也随之增长。
现有技术中，通常采用有限元分析法创建三维模型。有限元法的物理实质是用由有限个在节点处相连接的单元组成的组合体近似替代一个连续体，从而把连续体的分析问题转化为单元分析和单元组合的分析问题。三维模型的创建过程为：首先建立物体的几何模型，计算机辅助设计(CAD)系列软件中，基于接收的各个单元尺寸以及包含所测量位置的图纸信息，生成几何模型。几何模型建好后，选择合适的单元类型和设定材料属性，接着进行单元剖分，即将某个工程结构离散为由各种单元组成的计算模型。如果划分单元数目足够多且合理，则获得的三维模型能够较佳地符合实际物体。
通过上述过程，产出是一个固定模型，缺乏可变性，成簇性，并且连续体面数高，不利于游戏中的显示。在卡通类游戏中，并不需要实物的逼真程度高，同时经常有制作相似但是不能完全一样的多个模型的需求。根据现有方法制作所述多个模型，是对每个模型分别进行创建过程，效率很低。
发明内容
本申请提供了一种三维虚拟场景模型多态优化的方法及装置，可以方便制作多个相似三维模型，减少重复建模的工作量。
本申请实施例提供了一种三维虚拟场景模型多态优化的方法，其特征在于，包括：
A、将待处理模型信息划分出不同区域，并进行多态模型处理，得到多个模型态；
B、从所述多个模型态中选择一个模型态，选择所述模型态的至少其中一个区域，将该区域中的各个模块的体积位置，载体的方位大小作为要素，进行索引标记；
C、对索引标记分类后分配权重，建立带权重的布局图，按照布局图建立三维模型；
D、根据权重通过分裂算法对模型进行简化，同时根据权重生成特定规律的差异化分裂簇模型。
较佳地，步骤C所述对索引标记分类包括：使用载体点的矢量方向以及距离作为分类依据对索引标记进行分类。
较佳地，所述权重在一定范围内随机获得的值，用于表示载体点的位置在XYZ轴中移动的距离，或者作为移动量的百分比值。
本申请实施例提供一种三维虚拟场景模型多态优化的装置，包括：
多态处理模块，用于将待处理模型信息划分出不同区域，并进行多态模型处理，得到多个模型态；
索引标记模块，用于从所述多个模型态中选择一个模型态，选择所述模型态的至少其中一个区域，将该区域中的各个模块的体积位置，载体的方位大小作为要素，进行索引标记；
权重分配模块，用于对索引标记分类后分配权重，建立带权重的布局图，按照布局图建立三维模型；
分裂处理模块，用于根据权重通过分裂算法对模型进行简化，同时根据权重生成特定规律的差异化分裂簇模型。
较佳地，权重分配模块使用载体点的矢量方向以及距离作为分类依据对索引标记进行分类。
较佳地，所述权重在一定范围内随机获得的值，用于表示载体点的位置在XYZ轴中移动的距离，或者作为移动量的百分比值。
从以上技术方案可以看出，将模型划分为多个区域，利用多态模型处理单一模型，对于所述区域进行索引标记，对索引标记分配权重，高效地产生有差异的分裂簇，基于分裂簇创建出高度相似但是又有差异的模型组，从而减少重复建模的工作量。
附图说明
图1为一种三维虚拟场景模型多态优化的方法流程图；
图2为根据本申请实施例创建狗尾草模型组的流程示意图；
图3为本申请实施例中部分索引标记的示意图；
图4为本申请实施例的建立权重布局图的过程中插入载体点的示意图。
具体实施方式
本申请的设计思想是：利用多态模型处理单一模型，高效地产生有差异的分裂簇，基于分裂簇创建出高度相似但是又有差异的模型组，从而减少重复建模的工作量。
本申请实施例提供了一种三维虚拟场景模型多态优化的方法，如图1所示，包括如下步骤：
步骤101：将待处理模型信息划分出不同区域，并进行多态模型处理，得到多个模型态。
步骤102：选择其中一个模型态，选择所述模型态的至少其中一个区域，将该区域中的各个模块的体积位置，载体的方位大小等作为要素，进行索引标记。
步骤103：对这些索引标记分类后分配权重，建立带权重的布局图，按照布局图建立三维模型。
所述分类通常是根据习惯或者不同部位的运动特性或者功能进行划分的。例如，人偶模型可以分为头及脖子、上肢、躯干、下肢4个大区域，其中每个区域还可以进一步划分为子区域，例如上肢可以分为上臂、前臂、手部等。
步骤104：根据权重通过分裂算法对模型进行简化，同时根据权重生成特定规律的差异化分裂簇模型。
为使本申请技术方案的技术原理、特点以及技术效果更加清楚，以下结合具体实施例对本申请技术方案进行详细阐述。
在模拟自然场景中，大片的狗尾草地是一种常见场景。这些狗尾草十分相似，但如果完全一致的话又会显得很不自然，因此是高度相似又有差异的模型，十分适用本申请方案。以下以狗尾草的模型为例，对本申请技术方案的具体实现过程进行详细说明。
根据本申请实施例，创建狗尾草模型组的流程如图2所示，包括如下步骤：
步骤201：将原始模型信息划分为3个区域，记录为M0(F1,F2,F3)，并进行多态模型处理。
其中F1、F2和F3是所划分的3个区域，分别代表狗尾草的叶，茎，穗。多态模型处理中的模型信息记录为MN(F1,F2,F3),从原始态到处理态之间存在路径P，最小转换代价为Cmin(Mn->M0)＝min{C(Mn-p->M0)},转换代价最大值设定为Cmax，最小计算代价为Tmin＝{Mn|Cmin(Mn->M0)<Cmax}。利用遗传算法选择出一种模型态(即模型多态的某一种结果)记录为Mbest(F1,F2,F3)。
步骤202：将Mbest(F1,F2,F3)中的F1,F2,F3共3大区域中的每一个区域中的点分别进行索引标记。
图3为本申请实施例中部分索引标记的示意图。其中每一项索引标记包括：索引编号、平面中的三个点以及角度。
步骤203：使用载体点的矢量方向以及距离作为分类依据，建立权重布局图。本申请实施例中使用的是动态权重。即权重是在一定范围内随机获得的值。这里的权重是用于表示载体点的位置在XYZ轴中移动的距离，或者作为移动量的百分比值。
所谓载体点，是三维模型各个部分连接以及运动的关键点。以人偶模型为例，头和身子中间的脖子处的点以及身子和四肢的关节处的点都是载体点。其中，步骤202中区域里的点距离载体点的矢量方向和距离，三维坐标中2个点之间有矢量方向和距离的，可以按照距离远近，距离XY平面的夹角等作为分类依据。
如图4所示，载体点pos5比pos4更靠近(0，0，0)点，在布局图中先插入步骤202中pos5点对应的平面点(pos1,pos2,pos3，)，然后插入pos4点对应的(pos1,pos2,pos4，)，权重使用的是rand(100000)/1000，也即是说载体点的位置会产生最多100的权重。布局图的结构为：
map<MStruct ms,Diff rand>model_map；
其中，map是STL容器，用于存储布局图所有数据。Diff这个结构体中包括权重Rand还有其他一些影响权重的数据；模型文件就是由点，角度，贴图名，挂点等数据组成，这些数据保存在结构体MStruct中。MStruct的结构包含索引、构成平面的点1，点2，点3(三点构成一平面。这里指的是区域中任意三点),载体点、平面与XY面的夹角等,依据布局图输出的点进行连线即可尝试产生三维模型。
步骤204：使用线性分裂算法对布局图进行优化，生成多个有差异的分裂簇模型(一片狗尾草)。
本示例中设置4个列表(LIST)，分别是LIST1,LIST2,LIST3和LIST4，将载体位置作为节点，将构成平面的点pos1，pos2，pos3与下一个索引位置的点以及载体点进行距离计算，获得2个面的分别3个点之间的距离，以及面与载体点的距离，算出来的4个距离放入LIST1,LIST2,LIST3和LIST4。对这4个值两两相减得到的绝对值之和中最大的情况按照研究线性分裂算法进行权重处理，目的是为了使2个面之间按照权重进行偏移，以及保证面与载体点之间的距离能有一个波动；将权重处理后的odel_map保存下来。同样将绝对值最小的情况处理后的model_map保存下来。能生成多个有差异的分裂簇模型(一片狗尾草)。
本申请实施例还提供了一种三维虚拟场景模型多态优化的装置，包括：
多态处理模块，用于将待处理模型信息划分出不同区域，并进行多态模型处理，得到多个模型态；
索引标记模块，用于从所述多个模型态中选择一个模型态，选择所述模型态的至少其中一个区域，将该区域中的各个模块的体积位置，载体的方位大小作为要素，进行索引标记；
权重分配模块，用于对索引标记分类后分配权重，建立带权重的布局图，按照布局图建立三维模型；
分裂处理模块，用于根据权重通过分裂算法对模型进行简化，同时根据权重生成特定规律的差异化分裂簇模型。
根据本申请另一实施例，权重分配模块使用载体点的矢量方向以及距离作为分类依据对索引标记进行分类。
根据本申请另一实施例，所述权重在一定范围内随机获得的值，用于表示载体点的位置在XYZ轴中移动的距离，或者作为移动量的百分比值。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请的保护范围，凡在本申请技术方案的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种三维虚拟场景模型多态优化的方法，其特征在于，包括：
A、将待处理模型信息划分出不同区域，并进行多态模型处理，得到多个模型态；
B、从所述多个模型态中选择一个模型态，选择所述模型态的至少其中一个区域，将该区域中的各个模块的体积位置，载体的方位大小作为要素，进行索引标记；
C、对索引标记分类后分配权重，建立带权重的布局图，按照布局图建立三维模型；
D、根据权重通过分裂算法对三维模型进行简化，同时根据权重生成差异化分裂簇模型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C所述对索引标记分类包括：使用载体点的矢量方向以及距离作为分类依据对索引标记进行分类。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述权重为动态权重，用于表示载体点的位置在XYZ轴中移动的距离，或者作为移动量的百分比值。
4.一种三维虚拟场景模型多态优化的装置，其特征在于，包括：
多态处理模块，用于将待处理模型信息划分出不同区域，并进行多态模型处理，得到多个模型态；
索引标记模块，用于从所述多个模型态中选择一个模型态，选择所述模型态的至少其中一个区域，将该区域中的各个模块的体积位置，载体的方位大小作为要素，进行索引标记；
权重分配模块，用于对索引标记分类后分配权重，建立带权重的布局图，按照布局图建立三维模型；
分裂处理模块，用于根据权重通过分裂算法对三维模型进行简化，同时根据权重生成差异化分裂簇模型。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，权重分配模块使用载体点的矢量方向以及距离作为分类依据对索引标记进行分类。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述权重为动态权重，用于表示载体点的位置在XYZ轴中移动的距离，或者作为移动量的百分比值。
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CN101673411A (zh) * 2009-09-28 2010-03-17 北京农业信息技术研究中心 一种虚拟玉米叶片模型可控面元划分方法
CN102938162A (zh) * 2012-10-18 2013-02-20 深圳先进技术研究院 基于样本的植物模型建立装置与方法

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Non-Patent Citations (1)

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虚拟现实技术在中职"景点模拟导游"课堂中的应用;吴学会等;《教育技术》;20110331;参见正文第164页第2栏第26-27行 *

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