CN105303597A - 一种用于3d模型的减面处理系统及处理方法 - Google Patents
一种用于3d模型的减面处理系统及处理方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种用于3D模型的减面处理系统，包括模型导入模块、优化分析决策模块、空间几何贴图重构模块、法线重构模块、包罗面计算模块、插值处理模块、数据封装模块、3D模型输出模块。本发明还公开了一种用于3D模型的减面处理方法。通过本发明将三角面片面数面数减到3万个以下后仍能保证减面效果变化小；同时本发明采用了空间几何贴图重构及法线重构等信息，分离了顶点数据和法线数据，保证而这些非连续变化的信息在减面后仍能保持完整，保证高仿真还原度；此外，本发明还实现了根据实际的显示需要进行适合的自动配套减面。
Description
技术领域
本发明涉及3D模型处理领域，尤其涉及一种用于3D模型的减面处理系统及处理方法。
背景技术
在3D模型渲染中，物体是由3维三角形面片组成，硬件GPU基于每个三角形面片进行渲染和计算。因此，三角形面片越多，GPU需要计算的量就越大。所以为了保证3D模型渲染时效率高，帧数高，需要减少三角形面片数量。同时，3D模型不可避免的会存在使用其他大量的专业造型工具，乃至专业的3D扫描设备生成，这些工具或设备以尽量精细的方式生成3D模型，以3D扫描为例，通常会产生数百万个三角形面片以上。而以目前主流GPU渲染而言，面片数量超过10W个就会出现明显的卡顿，导致3D场景的用户体验下降。
针对这个问题，目前主要的技术手段：
一是使用外国的相关减面插件进行一定程度的减面，但这种方法一是需要付费，而且当面数减少到一定程度就会发生严重走样的情况，一般低于3W个三角形面片就会发生明显的走样。
另一种办法是让美术人员以原模型为蓝本，重新构造精简模型。该方法效果好，面片数量可人为控制，是目前的主流方法，但是费时费工，人力成本极高，无法适应大规模化的模型处理。
由于实际显示时，物体会呈现出近大远小的效果，在比较远的时候使用很少的面片数量就可以达到相同的效果，因此一般3D渲染对复杂物体需要采用精细程度各不相同的多级模型，这又极大的增加了美术人员的工作量。
因而，在3D虚拟技术中，模型面数太高将导致模型使用效率下降，而人工进行减面工作费时费工，需要专业人员才能完成。
现有减面算法中通常存在以下问题：
1、面数从数十万减少到数千个面的时候，减面效果变化大，减面之后视觉误差大。
2、普通的减面算法主要针对空间几何尺寸信息作为减面的依据，而常见的3D模型信息除了点位置外，还包含法线、贴图等信息，尤其当这些信息在3D空间中并不是连续变化的情况下，在大幅减面后存在因相关信息的缺失而导致走样严重。
3、无法根据实际的显示需要进行适合的自动配套减面。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种保证高仿真还原度且能实现自动配套减面的用于3D模型的减面处理系统及处理方法。
本发明的一种用于3D模型的减面处理系统，包括导入原始模型信息的模型导入模块、与所述模型导入模块相连根据原始模型信息进行优化分析以制定决策来规范各层级减面标准的优化分析决策模块、与所述优化分析决策模块相连并根据所述优化分析决策模块制定的决策对原始模型进行空间几何贴图重构以保证3D模型与原始模型不发生错乱且无视觉误差的空间几何贴图重构模块、与所述优化分析决策模块相连并根据所述优化分析决策模块制定的决策对原始模型进行法线重构以保证减面后3D模型变化幅度与原模型保持一致来保证仿真还原度的法线重构模块、根据所述优化决策分析模块制定的决策并参考所述空间几何贴图重构模块的空间几何贴图重构数据及所述法线重构模块的法线重构数据对原始模型进行包罗面计算以得到3D模型轮廓的包罗面计算模块、将经所述包罗面计算模块计算处理之后得到的3D模型轮廓与原始模型进行比较并按照所述优化分析决策模块制定的决策进行三维三角面片插值处理以得到符合各层级减面标准的各层级3D模型的插值处理模块、对经过所述插值处理模块处理之后生成的符合各层级减面标准的各层级3D模型进行数据封装打包的数据封装模块、将经过所述数据封装模块封装的3D模型输出供外部查看使用的3D模型输出模块。
本发明的一种用于3D模型的减面处理方法，通过用于3D模型的减面处理系统来实现，包括如下步骤：
s1、通过所述用于3D模型的减面处理系统中的模型导入模块导入原始模型，进入步骤s2；
s2、通过所述用于3D模型的减面处理系统中的优化分析决策模块根据原始模型信息进行减面优化分析处理，制定减面决策以规范各层级3D模型减面标准，进入步骤s3；
s3、根据所述步骤s2中制定的决策所规范的减面标准，通过所述用于3D模型的减面处理系统中的空间几何贴图重构模块对原始模型进行空间几何贴图重构处理，得到空间几何贴图重构数据；同时，根据所述步骤s2中制定的决策所规范的减面标准，通过所述用于3D模型的减面处理系统中的法线重构模块对原始模型进行空间几何贴图重构处理，得到法线重构数据，进入步骤s4；
s4、通过所述用于3D模型的减面处理系统中的包罗面计算模块根据所述步骤s3中得到的空间几何贴图重构数据及法线重构数据并对照所述步骤s2中制定的决策所规范的减面标准对原始模型进行包罗面计算，得到各层级3D模型轮廓，进入步骤s5；
s5、将经过包罗面计算出得到的各层级3D模型轮廓与原始模型进行比较，通过所述用于3D模型的减面处理系统中的插值处理模块按照所述步骤s2中制定的决策所规范的减面标准对所述3D模型轮廓进行三维三角面片插值处理以构造符合减面决策的各层级减面模型，进入步骤s6；
s6、通过所述用于3D模型的减面处理系统中的数据封装模块将构造好的减面模型进行数据封装以便通过3D模型输出模块提供给用户使用。
本发明的有益效果在于三角面片面数面数减到3万个以下后仍能保证减面效果变化小；同时本发明采用了空间几何贴图重构及法线重构等信息，分离了顶点数据和法线数据，保证而这些非连续变化的信息在减面后仍能保持完整，保证高仿真还原度；此外，本发明还实现了根据实际的显示需要进行适合的自动配套减面。
附图说明
图1是本发明的用于3D模型的减面处理系统的结构示意图；
图2是本发明的用于3D模型的减面处理方法流程示意图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合附图详细说明本发明。
如图1所示，本发明的一种用于3D模型的减面处理系统，包括导入原始模型信息的模型导入模块、与所述模型导入模块相连根据原始模型信息进行优化分析以制定决策来规范各层级减面标准的优化分析决策模块、与所述优化分析决策模块相连并根据所述优化分析决策模块制定的决策对原始模型进行空间几何贴图重构以保证3D模型与原始模型不发生错乱且无视觉误差的空间几何贴图重构模块、与所述优化分析决策模块相连并根据所述优化分析决策模块制定的决策对原始模型进行法线重构以保证减面后3D模型变化幅度与原模型保持一致来保证仿真还原度的法线重构模块、根据所述优化决策分析模块制定的决策并参考所述空间几何贴图重构模块的空间几何贴图重构数据及所述法线重构模块的法线重构数据对原始模型进行包罗面计算以得到3D模型轮廓的包罗面计算模块、将经所述包罗面计算模块计算处理之后得到的3D模型轮廓与原始模型进行比较并按照所述优化分析决策模块制定的决策进行三维三角面片插值处理以得到符合各层级减面标准的各层级3D模型的插值处理模块、对经过所述插值处理模块处理之后生成的符合各层级减面标准的各层级3D模型进行数据封装打包的数据封装模块、将经过所述数据封装模块封装的3D模型输出供外部查看使用的3D模型输出模块。
优选地，所述优化决策分析模块根据原始模型信息对各层级减面标准进行优化分析制定的决策包括第一层级标准、第二层级标准及第三层级标准；所述第一层级标准为视点小于等于2米距离范围内的减面标准；所述第二层级标准为视点大于2米小于等于10米距离范围内的减面标准；所述第三层层级标准为视点大于10米距离范围的减面标准。
优选地，所述第一层级标准为视点小于等于2米范围内减面后三维三角面片数量为20000个/立方米；所述插值处理模块按照20000个/立方米的标准对视点小于等于2米范围内的第一层级3D模型进行三维三角面片插值处理。
优选地，所述第二层级标准为视点大于2米小于等于10米范围内减面后三维三角面片数量为5000个/立方米；所述插值处理模块按照5000个/立方米的标准对视点大于2米小于等于范围内的第二层级3D模型进行三维三角面片插值处理。
优选地，所述第三层级标准视点为大于10米范围减面后三维三角秒片数量为100个/立方米；所述插值处理模块按照100个/立方米的标准对视点大于10米范围的第三层级3D模型进行三维三角面片插值处理。
如图2所示，本发明的一种用于3D模型的减面处理方法，通过用于3D模型的减面处理系统来实现，包括如下步骤：
s1、通过所述用于3D模型的减面处理系统中的模型导入模块导入原始模型，进入步骤s2；
s2、通过所述用于3D模型的减面处理系统中的优化分析决策模块根据原始模型信息进行减面优化分析处理，制定减面决策以规范各层级3D模型减面标准，进入步骤s3；
s3、根据所述步骤s2中制定的决策所规范的减面标准，通过所述用于3D模型的减面处理系统中的空间几何贴图重构模块对原始模型进行空间几何贴图重构处理，得到空间几何贴图重构数据；同时，根据所述步骤s2中制定的决策所规范的减面标准，通过所述用于3D模型的减面处理系统中的法线重构模块对原始模型进行空间几何贴图重构处理，得到法线重构数据，进入步骤s4；
s4、通过所述用于3D模型的减面处理系统中的包罗面计算模块根据所述步骤s3中得到的空间几何贴图重构数据及法线重构数据并对照所述步骤s2中制定的决策所规范的减面标准对原始模型进行包罗面计算，得到各层级3D模型轮廓，进入步骤s5；
s5、将经过包罗面计算出得到的各层级3D模型轮廓与原始模型进行比较，通过所述用于3D模型的减面处理系统中的插值处理模块按照所述步骤s2中制定的决策所规范的减面标准对所述3D模型轮廓进行三维三角面片插值处理以构造符合减面决策的各层级减面模型，进入步骤s6；
s6、通过所述用于3D模型的减面处理系统中的数据封装模块将构造好的减面模型进行数据封装以便通过3D模型输出模块提供给用户使用。
优选地，所述步骤s2中制定的决策所规范的减面标准包括第一层级标准、第二层级标准及第三层级标准；所述第一层级标准为视点小于等于2米距离范围内的减面标准；所述第二层级标准为视点大于2米小于等于10米距离范围内的减面标准；所述第三层层级标准为视点大于10米距离范围的减面标准。
优选地，所述第一层级标准为视点小于等于2米范围内减面后三维三角面片数量为20000个/立方米；通过所述插值处理模块按照20000个/立方米的标准对视点小于等于2米范围内的第一层级3D模型进行三维三角面片插值处理。
优选地，所述第二层级标准为视点大于2米小于等于10米范围内减面后三维三角面片数量为5000个/立方米；通过所述插值处理模块按照5000个/立方米的标准视点大于2米小于等于10米范围内的第二层级3D模型进行三维三角面片插值处理。
优选地，所述第三层级标准为视点大于10米范围减面后三维三角秒片数量为100个/立方米；通过所述插值处理模块按照100个/立方米的标准对视点大于10米范围的第三层级3D模型进行三维三角面片插值处理。
本发明采用的空间几何贴图重构及法线重构处理，与传统方法相比，剥离了顶点数据与法线数据的关联性，在减面后仍旧保持法线数据的完整性，保证模型渲染不失真。同时，空间几何贴图重构保证了模型中面片不发生错乱，避免视觉误差。
本发明的有益效果在于三角面片面数面数减到3万个以下后仍能保证减面效果变化小；同时本发明采用了空间几何贴图重构及法线重构等信息，分离了顶点数据和法线数据，保证而这些非连续变化的信息在减面后仍能保持完整，保证高仿真还原度；此外，本发明还实现了根据实际的显示需要进行适合的自动配套减面。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于3D模型的减面处理系统，其特征在于，
所述用于3D模型的减面处理系统包括导入原始模型信息的模型导入模块、与所述模型导入模块相连根据原始模型信息进行优化分析以制定决策来规范各层级减面标准的优化分析决策模块、与所述优化分析决策模块相连并根据所述优化分析决策模块制定的决策对原始模型进行空间几何贴图重构以保证3D模型与原始模型不发生错乱且无视觉误差的空间几何贴图重构模块、与所述优化分析决策模块相连并根据所述优化分析决策模块制定的决策对原始模型进行法线重构以保证减面后3D模型变化幅度与原模型保持一致来保证仿真还原度的法线重构模块、根据所述优化决策分析模块制定的决策并参考所述空间几何贴图重构模块的空间几何贴图重构数据及所述法线重构模块的法线重构数据对原始模型进行包罗面计算以得到3D模型轮廓的包罗面计算模块、将经所述包罗面计算模块计算处理之后得到的3D模型轮廓与原始模型进行比较并按照所述优化分析决策模块制定的决策进行三维三角面片插值处理以得到符合各层级减面标准的各层级3D模型的插值处理模块、对经过所述插值处理模块处理之后生成的符合各层级减面标准的各层级3D模型进行数据封装打包的数据封装模块、将经过所述数据封装模块封装的3D模型输出供外部查看使用的3D模型输出模块。
2.根据权利要求1所述的用于3D模型的减面处理系统，其特征在于，所述优化决策分析模块根据原始模型信息对各层级减面标准进行优化分析制定的决策包括第一层级标准、第二层级标准及第三层级标准；
所述第一层级标准为视点小于等于2米距离范围内的减面标准；
所述第二层级标准为视点大于2米小于等于10米距离范围内的减面标准；
所述第三层层级标准为视点大于10米距离范围的减面标准。
3.根据权利要求2所述的用于3D模型的减面处理系统，其特征在于，所述第一层级标准为视点小于等于2米范围内减面后三维三角面片数量为20000个/立方米；所述插值处理模块按照20000个/立方米的标准对视点小于等于2米范围内的第一层级3D模型进行三维三角面片插值处理。
4.根据权利要求2所述的用于3D模型的减面处理系统，其特征在于，所述第二层级标准为视点大于2米小于等于10米范围内减面后三维三角面片数量为5000个/立方米；所述插值处理模块按照5000个/立方米的标准对视点大于2米小于等于范围内的第二层级3D模型进行三维三角面片插值处理。
5.根据权利要求2所述的用于3D模型的减面处理系统，其特征在于，所述第三层级标准视点为大于10米范围减面后三维三角秒片数量为100个/立方米；所述插值处理模块按照100个/立方米的标准对视点大于10米范围的第三层级3D模型进行三维三角面片插值处理。
6.一种用于3D模型的减面处理方法，通过用于3D模型的减面处理系统来实现，其特征在于，所述用于3D模型的减面处理方法包括如下步骤：
s1、通过所述用于3D模型的减面处理系统中的模型导入模块导入原始模型，进入步骤s2；
s2、通过所述用于3D模型的减面处理系统中的优化分析决策模块根据原始模型信息进行减面优化分析处理，制定减面决策以规范各层级3D模型减面标准，进入步骤s3；
s3、根据所述步骤s2中制定的决策所规范的减面标准，通过所述用于3D模型的减面处理系统中的空间几何贴图重构模块对原始模型进行空间几何贴图重构处理，得到空间几何贴图重构数据；同时，根据所述步骤s2中制定的决策所规范的减面标准，通过所述用于3D模型的减面处理系统中的法线重构模块对原始模型进行空间几何贴图重构处理，得到法线重构数据，进入步骤s4；
s4、通过所述用于3D模型的减面处理系统中的包罗面计算模块根据所述步骤s3中得到的空间几何贴图重构数据及法线重构数据并对照所述步骤s2中制定的决策所规范的减面标准对原始模型进行包罗面计算，得到各层级3D模型轮廓，进入步骤s5；
s5、将经过包罗面计算出得到的各层级3D模型轮廓与原始模型进行比较，通过所述用于3D模型的减面处理系统中的插值处理模块按照所述步骤s2中制定的决策所规范的减面标准对所述3D模型轮廓进行三维三角面片插值处理以构造符合减面决策的各层级减面模型，进入步骤s6；
s6、通过所述用于3D模型的减面处理系统中的数据封装模块将构造好的减面模型进行数据封装以便通过3D模型输出模块提供给用户使用。
7.根据权利要求6所述的用于3D模型的减面处理方法，其特征在于，所述步骤s2中制定的决策所规范的减面标准包括第一层级标准、第二层级标准及第三层级标准；
所述第一层级标准为视点小于等于2米距离范围内的减面标准；
所述第二层级标准为视点大于2米小于等于10米距离范围内的减面标准；
所述第三层层级标准为视点大于10米距离范围的减面标准。
8.根据权利要求7所述的用于3D模型的减面处理方法，其特征在于，所述第一层级标准为视点小于等于2米范围内减面后三维三角面片数量为20000个/立方米；通过所述插值处理模块按照20000个/立方米的标准对视点小于等于2米范围内的第一层级3D模型进行三维三角面片插值处理。
9.根据权利要求7所述的用于3D模型的减面处理方法，其特征在于，所述第二层级标准为视点大于2米小于等于10米范围内减面后三维三角面片数量为5000个/立方米；通过所述插值处理模块按照5000个/立方米的标准视点大于2米小于等于10米范围内的第二层级3D模型进行三维三角面片插值处理。
10.根据权利要求7所述的用于3D模型的减面处理方法，其特征在于，所述第三层级标准为视点大于10米范围减面后三维三角秒片数量为100个/立方米；通过所述插值处理模块按照100个/立方米的标准对视点大于10米范围的第三层级3D模型进行三维三角面片插值处理。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20160203 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |