CN105069226B - 一种基于模板的三维造型建模方法 - Google Patents

Abstract

一种基于模板的三维造型建模方法，基于模板技术实现三维造型快速建模，首先基于多边形裁剪算法的实现三维造型快速生成，采用挤压建模快速实现由二维平面轮廓到三维模型的快速生成，然后将目标造型制作成模板，利用模板技术快速生成三维造型。本发明采用基于多边形裁剪算法的三维造型生成技术，可实现各类复杂造型的生成，采用模板技术，操作人员无需专业背景，无需大量的点、线、面操作，只需利用相对应的模板便可一键实现目标造型的快速建模，并且生成的三维造型可进行二次编辑，可重新以模板方式进行再次处理，整体适用性更高。

Description

一种基于模板的三维造型建模方法

技术领域

本发明属于计算机三维建模技术领域，涉及计算机图形学，用于室内三维模型的快速建模，为一种基于模板的三维造型建模方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们对于家居的要求也越来越高，家装业主不再满足于同一模式同一风格的装修，他们需要一种能够满足自己个性化的家装设计方案。三维家装设计软件的出现很好的满足人们个性化装修的需求，可快速生成专业的三维设计方案，并可在三维设计方案中通过虚拟漫游直观地展示室内设计效果。三维室内造型(例如吊顶、背景墙)作为三维设计方案的重要组成部分，直接影响了家居环境的整体设计。因此，三维造型建模方法的优劣性直接影响着整个软件的适用性。

三维建模技术是根据目标对象的三维空间信息来构建其几何立体模型，然后利用建模设计软件生成对应模型，并对生成的模型进行各种操作和显示。为得到目标对象的三维空间信息，计算机采用合适的算法，通过程序建立三维空间点的位置与二维平面点的坐标之间的对应关系，最后确定目标对象上任意三维空间点的坐标。利用获取的物体的尺寸、坐标、形状等立体几何属性，研究人员构建该目标对象的三维模型。

根据研究对象三维模型结构特点及构建方式，可将具体建模方法分为以下3种：

1)边界表示法

目标模型的边界即该模型的内部点及外部点之间的分界面，主要包括顶点表、边表、面表、体表以及环表。该方法需详细记录目标模型的几何信息及元素，获取对应细节方式，然后获得拓扑信息，以拓扑信息和几何信息构建模型。该方法无法描述不规则的三维模型。

2)实体几何构造法

该方法将复杂的三维模型分解为简单的、形状规则的几何体(体素)，然后采用正则布尔运算来构建目标模型。该方法的主要缺点：未获取实体造型的拓扑信息，无法进行唯一性描述。

3)线框表示法

该方法利用一系列约束线来构建是三维模型的边界及轮廓，即对空间轮廓的采样点进行连接获得多边形网格模拟目标模型的边界。该方法数据结构相对比较简单,数据存储量比较小，但形体与对象的表示不唯一,无法实现高效显示。

根据所建模型的不同，其适用的建模方法也各不相同。根据三维室内造型的建模方法主要分为2类：导入3ds设计的效果图来对实体进行建模和利用自身的建模模块实现三维建模。

(1)通过导入3ds设计的效果图来对实体进行建模

该方法通过导入3ds设计的效果图来对目标实体进行三维建模，操作人员只需手动导入所需目标实体的3ds设计效果图，程序内部即可实现目标模型的三维生成过程，操作十分简单。该方法主要缺点是：一旦将3ds效果图导入生成三维造型后，所设计的三维模型便无法再进行动态编辑和修改。

采用该方法典型的室内设计软件有“我家我设计”室内设计软件，该软件可以根据平面户型图生成虚拟家装场景，通过载入各种复杂的3ds模型进行家居搭配设计。该软件操作十分简单，三维造型生成模块可快速实现所需造型的三维建模，但是一旦生成场景模型便不能进行二次编辑和修改，整体实用性不高。

(2)通过自身的建模模块实现三维建模

不同的软件建模方法也不同，但这一类软件都通过自身的建模模块来实现三维造型的建模。现在比较成熟软件有3Ds MAX、SketchUp。

3Ds MAX有3种高级的建模技术：多边形网格建模、面片建模、NURBS建模。

1)多边形建模。多边形建模是最基本的一种建模方式。几乎所有的几何实体都可以塌陷为可编辑的多边形网格，同样曲线也可以塌陷，封闭曲线可以塌陷为曲面，这样便可获得多边形建模的元素--多边形曲面。编辑网格方式建模兼容性极好，制作的模型占用系统资源最少，运行速度最快，在较少的面数下也可制作较为复杂的模型。它是将多边形划分为三角面，可以使用编辑网格修改器或直接把物体塌陷成可编辑的网格。其中涉及的技术主要是推拉表面构建基本的模型，最后增加平滑网格修改器，进行表面的平滑和提高精度。这种方法需使用大量的点、线、面编辑操作，对空间控制能力要求比较高。适合创建复杂模型。

2)面片建模。面片建模是在多边形建模的基础上发展来的，面片建模可实现多边形的弹性编辑，采用类似编辑贝塞尔曲线的方法来编辑多边形曲面。由于面片是三维的，因此，控制面片曲率的控制句柄也是三维的。面片建模的优点是编辑的顶点个数较少，用较少的细节即可来制作出光滑的物体表面和表皮的褶皱。

3)NURBS(非均匀有理B样条曲线)建模。NURBS建模是建立在数学原理的公式基础上的一种建模的方法。它基于控制节点调节表面的曲度，自动NURBS与曲线一样是样条曲线。但NURBS是一种非一致性有理基本曲线，可以说是一种特殊的样条曲线，其控制更为方便，创建的物体更为平滑。若是配合放样、挤压和车削操作，可以创建各种各样形状的曲面物体。NURBS建模特别适合描述复杂的有机曲面对象。

SketchUp采用挤压建模，挤压建模具体过程为：

1.在二维平面XOY绘制闭合曲线，比如矩形、圆等；

2.在Z方向进行拉伸，生成三维立体模型；

3.对生成的立体任取某一侧面，以该侧面作为新的编辑平面，进行二维裁剪；

4.对新的平面进行挤压拉伸，生成所需的三维模型。

首先通过平面绘制实体模型的截面轮廓，然后对绘制好的截面轮廓沿着设定的挤压方向(比如法线方向)进行挤压拉伸，生成简单三维造型，在构建好的三维模型基础上进行二次裁剪，继续挤压拉伸，从而获得所需的复杂三维造型。同时，设计师可以通过生成的剖面了解所建模型的内部结构，并将该二维剖面图导入AutoCAD进行编辑处理。

现有三维造型建模方法，其建模过程中涉及大量的点-点、线、面操作，并且要求操作人员有丰富的空间控制能力，对操作人员专业性要求比较高，而且生成的造型不易进行二次编辑，实用性不强。

发明内容

本发明要解决的问题是：目前，根据三维室内造型的建模方法主要分为2类：导入3ds设计的效果图来对实体进行建模和自身的建模模块实现三维建模，前者通过导入3ds设计的效果图来对实体进行建模，但是一旦导入，设计的三维模型便不能再进行动态编辑和修改，后者3ds建模过程非常复杂，涉及大量的点、线、面编辑操作，对建模人员要求很高，建模完成后的修改步骤也十分复杂。

本发明的技术方案为：一种基于模板的三维造型建模方法，用于室内建模的模块化造型搭建，包括以下步骤：

1)建立三维模型：

设定所需模型，基于多边形裁剪算法，采用挤压建模实现由二维平面轮廓到三维模型的快速生成；

2)建立模板：

将步骤1)建立三维模型的操作步骤保存为模板，将三维造型从二维编辑到三维拉伸的所有操作步骤按序作为节点保存在脚本文件中，通过保存节点信息的方式来保存这些操作，得到各个三维模型的生成模板，将所述生成模板存储至模板库；

3)利用模板技术快速生成三维造型：

选取要搭建的三维造型对应的模板，根据模板自动生成对应的三维模型，完成三维造型。

进一步的，根据所述建立三维模型的操作步骤设置对应的步骤解析程序，解析结果用于对操作的二次编辑。

所述步骤1)包括以下步骤：

11)二维多边形裁剪：

对要建立的三维模型，首先采用基于交点排序的多边形裁剪算法实现二维平面多边形裁剪，算法采用单指针、单链表数据结构，通过标记交点的“入”、“出”性，将构成裁剪结果多边形的顶点分别插入到链表中，基于交点进行排序，从而得到裁剪结果，实现任意不自相交多边形的裁剪；

12)三维拉伸建模：

三维拉伸建模也称挤压建模，为通过步骤11)的二维平面多边形，利用截面轮廓图形沿着设定方向进行挤压拉伸，实现由二维图形到三维模型的快速生成；首先，获取多边形的信息和及其拉伸操作信息，拉伸操作信息包括拉伸方向和拉伸距离，根据多边形信息直接获得下底底面信息，根据拉伸方向和拉伸距离获取上底面信息，最后，生成模型侧面信息，包括外侧面和内侧面，由此得到三维模型的几何信息，用于挤压建模；

获取三维模型的几何信息后，对模型的各面进行纹理铺设，使其拟合成所需要的三维造型，纹理包括光照纹理和贴图纹理，光照纹理由场景中的各光源共同获取得，贴图纹理为人为设置；

13)模型组合：

步骤12)是将单个三维模型进行生成，步骤13)是将步骤12)生成的所有单个模型进行组合的过程，对于模型组合，遍历所有的二维平面多边形，获取多边形的信息和及其拉伸操作信息，判断当前多边形是否进行了拉伸，若有拉伸操作，则将该多边形进行三维拉伸建模，保存建好的模型；若没有进行拉伸，则不进行建模，直接保存该多边形信息；然后为建好的模型组合生成纹理坐标进行纹理铺设，将铺设纹理的模型以及多边形保存为整个三维模型的文件信息。

步骤2)中，保存的操作节点信息包括：

直线分割：2个定位点及操作类型；

折线分割：n个定位点及操作类型；

圆分割：圆心定位点、半径及操作类型；

矩形分割：2个定位点及操作类型；

内外扩展：点击定位点、内外扩距离及操作类型；

挤压拉伸：点击定位点、上底突出高度、下底突出高度及操作类型；

替换材质：点击定位点、面序号、纹理文件名、纹理尺寸及操作类型；

其中，定位点作为操作节点的基础信息，保存了各类操作的位置关系，其信息如下：

相对参考点类型：左下点，左上点，右上点，右下点，区域中心点；

相对参数信息：X、Y轴方向比例值，X、Y轴方向绝对距离；

定位点的参考点默认为区域中心点，或区域外接矩形的4个顶点，根据整个模板的构建方式来确定，根据参考点及相对参考信息得到一个实际定位点的二维坐标。

为了加快实现三维造型的建模，本发明提出了一种基于模板技术实现三维造型生成的方法，将基于多边形裁剪算法用于三维造型生成，结合采用挤压建模，实现由二维平面轮廓到三维模型的快速生成，然后将得到的目标造型制作成模板，在后续的实际应用中，利用模板快速自动生成对应的三维造型。本发明基于模板方法实现三维造型的快速建模，设计了一种简洁有序的模板制作过程，进行一步步的编辑操作，通过这一系列有序的编辑操作完成整个模型的制作，并保存步骤得到建模模板，后续只需要调用该模板就可无需编辑实现对应模型的自动建模过程，实现快速地建模；同时本发明方法的二次编辑也十分方便，二次编辑操作是在现有三维造型的基础上再次进行修改或调整，根据用户的需求对室内造型进行调整修改，这个从使用者的角度来看更加方便，在本发明方法中，二次编辑不需要很强的专业知识的，由于模板保存的是有序操作，因此可以通过程序实现对模板的解析，无需操作人员进行解析，解析程序可以预先编辑好，操作人员只需根据解析出来的结果对应修改模型的尺寸参数即可实现二次编辑。本发明的关键创新点是:

1、现有技术的三维建模步骤复杂，步骤顺序的随机性较强，即使保存为模板，也存在难以二次编辑的问题，需要专业人员重新分析建模数据。本发明提出一种“多边形裁剪+挤压建模”的有序建模方法，建模步骤清楚且便于解析。多边形裁剪属于计算机图形学，常用于二维图形处理，挤压建模属于3D建模，用于三维建模，两者用于不同的技术领域，在本发明中，通过基于交点排序的多边形裁剪算法可实现任意不自相交多边形的裁剪，提供很好的二维编辑基础，再由挤压建模快速实现从二维平面到三维立体造型的生成过程，可实现各种复杂的三维造型，基于交点排序的多边形裁剪算法常用于二维图形裁剪，还没有用于三维建模的公开记载，本发明的建模方式也是现有技术中没有公开过的。

2、利用模板技术，可将任意造型的生成操作以节点方式进行保存。模板应用时，只需要打开所需造型对应的模板节点信息即可实现该模型的快速建模，可一键实现目标造型的快速建模，操作十分简单，可在应用场景中等比例缩放对应的造型，并且对生成的造型可进行二次编辑，实用性更高。

综上所述，本发明方法建模应用时方式简单，建模人员无需专业建模技术背景即可快速实现三维造型建模，利用模板技术，可将实现的三维模型以模板方式进行保存，应用模板即可快速生成已实现的三维造型，并且可进行二次编辑，实用性更高。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为本发明中二维多边形裁剪的流程图。

图3为本发明中三维拉伸组合建模的流程图。

图4为本发明挤压建模的示意图，图(a)为普通立体模型，图(b)为带内环的立体模型。

图5为本发明挤压建模从二维图形到三维模型的生成过程。

具体实施方式

本发明方案主要针对大块的整体室内造型，比如吊顶、地板、造型墙等，可以直接用来生成这样的整体三维造型，这一类造型的建模主要是需要根据整体的概念来实现模型的创建，比如将模型组合成一整块吊顶或地板，目前还没有其他建模方式应用于这种场合。

本发明基于模板技术实现三维造型快速建模，如图1所示，首先基于多边形裁剪算法的实现三维造型快速生成，采用挤压建模快速实现由二维平面轮廓到三维模型的快速生成，然后将目标造型制作成模板，利用模板技术快速生成三维造型。在后续应用中，根据操作需要对模板中的参数进行修改，实现二次编辑。本发明利用了现有技术中的挤压建模思想，但具体每个步骤实现不同于现有技术。

1)建立三维模型：

设定所需模型，基于多边形裁剪算法，采用挤压建模实现由二维平面轮廓到三维模型的快速生成；

11)二维多边形裁剪：

对要建立的三维模型，首先采用基于交点排序的多边形裁剪算法实现二维平面多边形裁剪，其流程如图2所示，算法采用单指针、单链表数据结构，通过标记交点的“入”、“出”性，将构成裁剪结果多边形的顶点分别插入到链表中，基于交点进行排序，从而得到裁剪结果，实现任意不自相交多边形，包括凸多边形、凹多边形、带环多边形等的裁剪。本发明的多边形挤压建模基于平面多边形的裁剪，无论多么复杂的造型都可以通过平面裁剪、挤压变形来实现。

多边形裁剪算法的详细内容已经有公开文献实现，如《一种基于交点排序的高效多边形裁剪算法》(彭杰、刘南、唐远彬等，浙江大学学报：理学版，2012,39(1)，DOI:10.3785/j.issn.1008-9497.2012.01.022.)，不再详细介绍。

12)三维拉伸建模：

三维建模的主要过程是从二维平面到三维立体的构建实现，三维建模方法很多，前面的背景介绍中也涉及了一些建模方法，本发明的拉伸建模即为挤压建模：先绘制出模型截面曲线，利用曲线编辑器对图形进行修改或布尔运算，在确定拉伸高度后，使截面图形沿其法线方向进行拉伸挤压，从而生成一个三维模型。

进一步的，本发明采用挤压建模的思想，基于多边形裁剪，具体实现为：首先通过二维平面绘制实体模型的截面轮廓，由基于交点排序的多边形裁剪算法得到二维平面多边形，然后利用二维平面多边形沿着设定方向进行挤压拉伸，实现由二维图形到三维模型快速生成过程。

如图4所示，任意几何模型都是由点、线、面组合成的，本发明采用一系列闭合方向的点序列表示一般多边形，包括带内环的多边形。因此，只需六个面：上底面、下底面、左面、右面、前面和后面即可描述图4(a)所示的立体的几何信息，或者用上底面、下底面和侧面进行描述。如图4(b)所示，该立体模型包含内环，同样可用上底面、下底面和侧面来描述该模型，其中侧面包括外侧面和内侧面，这里外侧面包含了4个矩形面，内侧面也包含4个矩形面，对于拟合曲线的侧面也适用。本发明用面片作为单位，则三维模型由一个个片面组成，图4(a)所示模型有6个面片，图4(b)所示的模型有10个面片。

以带内环的立体模型为例，如图5所示，将平面图形，即带环的多边形沿着设定拉伸方向进行拉伸，形成带有内外侧面的三维模型。步骤如下：

a)，获取平面多边形的信息和操作信息。三维模型是由二维多边形进行挤压拉伸获取，所以要获取二维平面多边形的信息，包括点序列和方向，特别是带有内环的多边形要保留内环信息及方向，因为可能有多个内环。操作信息也就是三维模型的进行挤压拉伸操作的参数，包括拉伸方向和拉伸距离。其中，拉伸方向决定三维模型的具体方向，它可以是任意的，比如垂直向上、垂直向下、水平偏上45度等，拉伸距离决定三维模型的侧面大小。要获取所需的三维模型，必须设定适当的拉伸方向和距离。

b)，生成模型上底面、下底面信息。根据二维平面多边形信息便可以直接获得下底底面，然后根据拉伸方向和拉伸距离便可获取上底面信息。如图5所示，垂直向上拉伸二维平面，则上底面和下底面的点序列则只需要对垂直方向的坐标进行调整。

c)，生成模型侧面信息，包括外侧面和内侧面。前面已经生成了模型的上底面和下底面信息，则侧面信息需要对多边形的每一条边进行挤压拉伸形成四边形，一般情况下为矩形。

经过以上步骤，便获取三维模型的几何信息了，建立起三维模型的几何体。

13)纹理贴图

现实世界中的室内造型表面往往都有各种纹理，因此要绘制逼真的三维造型还需要对其加上纹理贴图，使三维模型更加真实。接下来需要对模型的各面进行铺设纹理，使其拟合成所需要的三维室内造型。纹理包括光照纹理和贴图纹理，光照纹理是由场景中的各光源共同获取得，贴图纹理可以人为设置，并对纹理进行各种详细的设置。根据贴图物体对应的纹理坐标不同，贴图效果也往往不相同，因此，按照所贴对象的形状调整对应纹理坐标，可获得各种复杂多样的纹理贴图造型。

14)模型组合

整个模型的组合过程，实际上即为保存所有挤压建模后的三维模型的过程。如图3所示，首先遍历所有的多边形序列，取一个多边形，判断该多边形是否进行了拉伸，若有拉伸操作，则将该多边形进行三维建模，将建好的模型保存在模型容器中，拉伸操作是拉伸建模方法里面的一个步骤，此处说拉伸操作后再进行三维建模是指对拉伸操作后的平面多边形进行由二维到三维的建模过程，也即由二维平面到三维模型的创建过程；若没有进行拉伸，则不进行建模，但是保存该多边形信息。然后为建好的模型生成纹理坐标进行纹理铺设；保存整个造型的文件信息。其中模型容器是C++标志库的一个对象vector。模型组合是将前面步骤12)生成的单个的模型组合到一起形成一个整体的造型，比如吊顶整体等，这一步的纹理铺设是针对整个造型的铺设，前面步骤13)的纹理铺设是针对单个模型的。

2)建立模板：

将步骤1)建立三维模型的操作步骤保存为模板，将三维造型从二维编辑到三维拉伸的所有操作步骤按序作为节点保存在脚本文件中，通过保存节点信息的方式来保存这些操作，得到各个三维模型的生成模板，将所述生成模板存储至模板库；在后续的实际应用场合中，基于模板技术实现快速的自动三维造型建模。

模板技术主要将整个造型从二维编辑到三维拉伸的所有操作作为节点保存在脚本文件中，通过保存节点信息的方式来保存这些操作，然后把这一系列有序的操作作为模板方式进行操作。对于任意的复杂造型，只要将其生成系列操作作为模板进行保存，然后将其放入模板库类，下次只需找到该模型所对应的模板便可快速实现生成该模型。

模板中最关键的元素便是操作节点，所有操作节点包含操作所需的所有操作信息，主要操作节点分别为：

直线分割：2个定位点及操作类型；

折线分割：n个定位点及操作类型；

圆分割：圆心定位点、半径及操作类型；

矩形分割：2个定位点及操作类型；

内外扩展：点击定位点、内外扩距离及操作类型；

挤压拉伸：点击定位点、上底突出高度、下底突出高度及操作类型；

替换材质：点击定位点、面序号(正面还是侧面)、纹理文件名、纹理尺寸及操作类型；

其中，定位点作为操作节点的基础信息，保存了各类操作的位置关系，其信息如下：

相对参考点类型：左下点、左上点、右上点、右下点、区域中心点；

相对参数信息：X、Y轴方向比例值，X、Y轴方向绝对距离；

定位点的参考点默认为区域中心点，但也可以是区域外接矩形的4个顶点，主要根据整个模板的构建方式来定。根据参考点及相对参考信息便可的到一个实际定位点的二维坐标。

生成模板过程伪代码如下：

新建脚本文件保存节点信息；

获取当前目标造型的二维轮廓信息；

While(模板制作未结束)

{

新建操作节点；

获取当前操作类型；

获取所有定位点信息；

根据操作类型获取其他操作信息；

保存节点；

}

建立对应的造型的模板视图；

模板制作完成，保存脚本文件。

根据以上方式可以很方便地以模板方式保存任意造型，对于应用模板生成的造型可进行二次编辑，并且可在二次编辑的基础上再次以模板方式保存，以便操作人员灵活使用模板技术建模。如需要重新构建造型或进行局部修改，只需要打开相应的模板脚本文件，将操作节点解析为操作信息进行有序的建模即可，操作信息为拉伸方向和拉伸距离，也就是造型的尺寸参数，因此本发明如需要进行二次编辑，需要操作人员对所需编辑的模板尺寸都非常清楚，但是并没有其他建模软件的要求那么高，不需要专业的建模知识。本发明二次编辑操作是在现有三维造型的基础上再次进行修改或调整，对于模板的解析这一块内容用程序实现即可，无需操作人员进行解析。在本发明的有序建模步骤基础上，编辑对应的解析程序是本领域技术人员能够根据所掌握的计算机技术知识实现的，不再详述。应用模板过程的伪代码如下：

确定需构建造型的模板视图；

打开该造型的模板脚本文件；

获取当前应用模板的二维轮廓信息；

While(应用模板未结束)

{

获取一个操作节点；

解析当前操作节点，获得其操作信息(操作类型、定位点等)；

将定位点映射到当前应用场景，获得实际坐标；

按操作信息进行建模操作；

}

关闭脚本文件。

按照以上流程可快速实现三维造型的建模过程，操作人员只需要选中所需三维造型对应的模板视图，程序内部便可自动实现建模过程。在应用模板时，根据应用场合的环境，基于模板建模方法还可实现以下功能：

1)识别当前应用场景的尺寸大小，自动缩放所建模型的尺寸：识别当前应用场景的尺寸大小，与所应用模板模型尺寸进行比较，获取比率值，然后将所有模板操作中有关尺寸都进行同比率放大或缩小。缩放造型是指根据模板模型的尺寸比率和现有应用场景进行缩放，比如模板尺寸是2*2的，应用场景尺寸为4*4，那么将会把模板的尺寸都放大2倍进行操作，目前该方法已经是现有技术了，只需要每次确定模板尺寸和应用场景尺寸，即可得到该缩放比率

2)可进行智能化匹配，只需要点击模板视图便可自动化的实现整个三维造型的建模过程；

首先根据目标三维室内造型，制作相对应的模板，保存对应的模板脚本文件，生成对应的模板视图。

然后，进入应用三维场景，点击该模板视图，解析该模板脚本文件，获取目标模板尺寸，获取一系列操作编辑节点。

最后根据当前应用场景大小，进行尺寸匹配，包括矩形进行长宽尺寸匹配、圆进行圆心及半径匹配，直接应用该模型。

本发明基于模板技术实现三维造型的快速建模。该方法采用基于多边形裁剪算法的三维造型生成技术，可实现各类复杂造型的生成。采用模板技术，操作人员无需专业背景，无需大量的点、线、面操作，只需利用相对应的模板便可一键实现目标造型的快速建模，并且生成的三维造型可进行二次编辑，可重新以模板方式进行再次处理，整体适用性更高。

Claims (6)

1.一种基于模板的三维造型建模方法，用于室内建模的模块化造型搭建，其特征是包括以下步骤：

1)建立三维模型：

设定所需模型，基于多边形裁剪算法，采用挤压建模实现由二维平面轮廓到三维模型的快速生成；

2)建立模板：

将步骤1)建立三维模型的操作步骤保存为模板，将三维造型从二维编辑到三维拉伸的所有操作步骤按序作为节点保存在脚本文件中，通过保存节点信息的方式来保存这些操作，得到各个三维模型的生成模板，将所述生成模板存储至模板库；

3)利用模板技术快速生成三维造型：

选取要搭建的三维造型对应的模板，根据模板自动生成对应的三维模型，完成三维造型；

其中，根据所述建立三维模型的操作步骤设置对应的步骤解析程序，解析结果用于对操作的二次编辑。

2.根据权利要求1所述的一种基于模板的三维造型建模方法，其特征是所述步骤1)包括以下步骤：

11)二维多边形裁剪：

对要建立的三维模型，首先采用基于交点排序的多边形裁剪算法实现二维平面多边形裁剪，算法采用单指针、单链表数据结构，通过标记交点的“入”、“出”性，将构成裁剪结果多边形的顶点分别插入到链表中，基于交点进行排序，从而得到裁剪结果，实现任意不自相交多边形的裁剪；

12)三维拉伸建模：

三维拉伸建模也称挤压建模，为通过步骤11)的二维平面多边形，利用截面轮廓图形沿着设定方向进行挤压拉伸，实现由二维图形到三维模型的快速生成；首先，获取多边形的信息和及其拉伸操作信息，拉伸操作信息包括拉伸方向和拉伸距离，根据多边形信息直接获得下底底面信息，根据拉伸方向和拉伸距离获取上底面信息，最后，生成模型侧面信息，包括外侧面和内侧面，由此得到三维模型的几何信息，用于挤压建模；

获取三维模型的几何信息后，对模型的各面进行纹理铺设，使其拟合成所需要的三维造型，纹理包括光照纹理和贴图纹理，光照纹理由场景中的各光源共同获取得，贴图纹理为人为设置；

13)模型组合：

步骤12)是将单个三维模型进行生成，步骤13)是将步骤12)生成的所有单个模型进行组合的过程，对于模型组合，遍历所有的二维平面多边形，获取多边形的信息和及其拉伸操作信息，判断当前多边形是否进行了拉伸，若有拉伸操作，则将该多边形进行三维拉伸建模，保存建好的模型；若没有进行拉伸，则不进行建模，直接保存该多边形信息；然后为建好的模型组合生成纹理坐标进行纹理铺设，将铺设纹理的模型以及多边形保存为整个三维模型的文件信息。

3.根据权利要求2所述的一种基于模板的三维造型建模方法，其特征是步骤12)三维拉伸建模具体为：三维模型用上底面、下底面和侧面进行描述，侧面包括外侧面和内侧面，用面片作为单位，则三维模型由一个个面片组成，面片即为二维平面多边形，挤压建模通过二维平面绘制三维模型的截面轮廓，利用截面轮廓图形沿着设定方向进行挤压拉伸，步骤为：

121)获取多边形的信息和操作信息，包括点序列和方向，对于带有内环的多边形保留内环信息及方向，操作信息为三维模型的进行挤压拉伸操作的参数，包括拉伸方向和拉伸距离，拉伸方向决定三维模型的具体方向，拉伸距离决定三维模型的侧面大小；

122)生成三维模型上底面、下底面信息，根据二维平面多边形信息获得下底面信息，根据拉伸方向和拉伸距离获取上底面信息；

123)生成模型侧面信息，侧面信息为对多边形的每一条边进行挤压拉伸形成四边形的信息；

124)铺设对应纹理，对模型的各面进行纹理铺设，包括光照纹理和贴图纹理，根据得到的上底面、下底面以及侧面信息，结合纹理，生成三维模型。

4.根据权利要求1所述的一种基于模板的三维造型建模方法，其特征是步骤2)中，保存的操作节点信息包括：

直线分割：2个定位点及操作类型；

折线分割：n个定位点及操作类型；

圆分割：圆心定位点、半径及操作类型；

矩形分割：2个定位点及操作类型；

内外扩展：点击定位点、内外扩距离及操作类型；

挤压拉伸：点击定位点、上底突出高度、下底突出高度及操作类型；

替换材质：点击定位点、面序号、纹理文件名、纹理尺寸及操作类型；

其中，定位点作为操作节点的基础信息，保存了各类操作的位置关系，其信息如下：相对参考点类型：左下点，左上点，右上点，右下点，区域中心点；

相对参数信息：X、Y轴方向比例值，X、Y轴方向绝对距离；

定位点的参考点默认为区域中心点，或区域外接矩形的4个顶点，根据整个模板的构建方式来确定，根据参考点及相对参考信息得到一个实际定位点的二维坐标。

5.根据权利要求1所述的一种基于模板的三维造型建模方法，其特征是对于生成的三维造型，识别三维造型当前应用场景的尺寸大小，与三维造型原设计尺寸进行比较，获取比率值，然后将三维造型的模板的所有操作中有关尺寸都进行同比率放大或缩小。

6.根据权利要求1所述的一种基于模板的三维造型建模方法，其特征是将三维模型用于室内建模时，三维造型根据当前应用场景大小，调整三维造型的模板的所有操作中有关尺寸的参数，进行尺寸匹配。