CN106327582A - 3d模型的图形绘制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种3D模型的图形绘制系统，该系统中：图像获取装置设置在显示设备上，图像获取装置的摄像方向与显示设备的显示朝向一致；手持式绘图终端用于在显示设备的显示朝向所对应的区域内移动，图像获取装置用于获取手持式绘图终端的图像；手持式绘图终端的绘制端为头部发光组；转换单元与图像获取装置相连，用于根据手持式绘图终端的图像获取头部发光组的移动轨迹；控制单元与转换单元相连，用于控制显示设备显示头部发光组的移动轨迹以形成3D模型的图形；手持式绘图终端至少包括控制按钮，控制按钮至少用于控制头部发光组的发光和熄灭。上述方案能解决目前的3D模型的图形绘制需掌握绘图软件所导致的操作要求较高、普及性较差的问题。

Description

3D模型的图形绘制系统

技术领域

本发明涉及3D模型创建技术领域，尤其涉及一种3D模型的图形绘制系统。

背景技术

目前，3D模型的图形创建主要是通过电脑端的CAD软件实现，虽然CAD软件能够绘制出非常复杂而且较为专业的立体图形，但是，对于绘图者的专业水平要求较高。绘制者需要熟练地掌控CAD软件及电脑的相关操作，CAD软件需要长时间的学习和练习才能掌握其实用技巧。很显然，这限制了3D模型的图形绘制方便性及广泛性。另外，也有其他的绘图软件来实现3D模型的图像绘制，但是仍然需要绘图者在电脑端用鼠标及键盘等输入设备来实现。上述图像绘制的较高要求限制了3D模型的创作。

发明内容

有鉴于此，本发明公开一种3D模型的图形绘制方法，以解决目前的3D模型的图形绘制需要掌握电脑端的绘图软件所导致的操作要求较高、普及性较差的问题。

为解决上述技术问题，本发明公开如下技术方案：

3D模型的图形绘制系统，包括手持式绘图终端、图像获取装置、显示设备、转换单元和控制单元；其中：

所述图像获取装置设置在所述显示设备上，所述图像获取装置的摄像方向与所述显示设备的显示朝向一致；

所述手持式绘图终端用于在所述显示设备的显示朝向所对应的区域内移动，所述图像获取装置用于获取所述手持式绘图终端的图像；所述手持式绘图终端的绘制端为头部发光组；

所述转换单元与所述图像获取装置相连，用于根据所述手持式绘图终端的图像获取所述头部发光组的移动轨迹；

所述控制单元与所述转换单元相连，用于控制所述显示设备显示所述头部发光组的移动轨迹以形成3D模型的图形；所述手持式绘图终端至少包括控制按钮，所述控制按钮至少用于控制所述头部发光组的发光和熄灭。

优选的，上述系统中，所述手持式绘图终端为笔形绘图终端，所述手持式绘图终端还包括设置在其尾端的尾部发光组以及与所述尾部发光组和所述头部发光组均连接的供电电池；所述头部发光组位于所述手持式绘图终端的笔尖部位；所述头部发光组与所述尾部发光组的发光颜色不同。

优选的，上述系统中，所述手持式绘图终端包括壳体、电路板、感应器和无线传输模块；其中：

所述电路板、感应器和无线传输模块均设置在所述壳体的内腔中；所述感应器与所述无线传输模块和所述电路板均相连，所述感应器用于检测所述手持式绘图终端的运动参数，所述无线传输模块用于将所述运动参数传输给所述转换单元。

优选的，上述系统中，还包括校验单元，所述校验单元与所述感应器和所述转换单元均相连，且在两者的参数结果不一致时，报警；或者，在两者不一致时，以所述感应器检测的所述运动参数作为所述头部发光组的移动轨迹。

优选的，上述系统中，所述感应器为9轴感应器或六轴感应器。

优选的，上述系统中，还包括与所述头部发光组和所述尾部发光组均相连的灯光控制模块，所述灯光控制模块用于控制所述头部发光组和所述尾部发光组的灯光颜色切换和灯光亮度调节。

优选的，上述系统中，所述控制单元与所述转换单元相连，用于控制所述显示设备形成的线条颜色与所述头部发光组的颜色一致。

优选的，上述系统中，还包括设置在所述壳体内的转子，所述转子与所述供电电池相连，用于发出振动警示。

优选的，上述系统中，所述显示设备为笔记本电脑或平板电脑。

本发明公开的3D模型的图形绘制方法的有益效果如下：

本发明公开的3D模型的图形绘制系统在使用的过程中，用户直接抓握手持式绘图终端在图像获取装置的摄像方向的空间内移动绘制，随着手持式绘图终端的移动，其头部发光组的移动轨迹会在转换单元和控制单元的协同作用下，显示在显示设备上，用户直接观察显示设备上已经绘制的内容逐步控制手持式绘图终端的头部发光组的走向，最终实现对3D模型的图形绘制。

通过上述使用过程可以看出，本发明公开的3D模型的图形绘制系统在使用的过程中，用户直接抓握手持式绘图终端在图像获取装置的朝向方向移动即可，整个绘制过程观察显示设备的已有图形即可。相比于目前的3D模型的图形绘制需要掌握电脑端的绘图软件而言，本发明公开的3D模型的图形绘制系统操作简单、门槛低，儿童都可以实施操作，也因此能解决目前的3D模型的图形绘制需要掌握电脑端的绘图软件所导致的操作要求较高、普及性较差的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或背景技术中的技术方案，下面将对实施例或背景技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例公开的3D模型的图形绘制系统的结构示意图；

图2是本发明实施例公开的3D模型的图形绘制系统的工作示意图；

图3是图1中3D模型的图形绘制系统中手持式绘图终端的一种具体结构示意图。

附图标记说明：

100-手持式绘图终端、200-图像获取装置、300-转换单元、400-控制单元、500-显示设备、100′-笔形绘图终端、200′-摄像头、500′-显示器、110-尾部发光组、120-头部发光组、130-供电电池、140-控制按钮、150-壳体、160-电路板、170-感应器、180-无线传输模块、190-转子。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

请参考图1-3，本发明实施例公开一种3D模型的图形绘制系统。所公开的3D模型的图形绘制系统包括手持式绘图终端100、图像获取装置200、转换单元300、控制单元400和显示设备500。

图像获取装置200可以为普通的摄像头200′，图像获取装置设置在显示设备500上，图像获取装置200的摄像方向与显示设备的显示朝向一致，用于获取显示设备500前方的场景图像。如图2所示，具体的，摄像头200′设置在显示设备500的上沿，可以采用全景摄像机实施图像的获取。

手持式绘图终端100用于在显示设备500的显示朝向所对应的区域内移动，图像获取装置200用于获取手持式绘图终端100的图像，手持式绘图终端100的绘制端为头部发光组120，当然，手持式绘图终端100的图像中包括头部发光组120的图像。

转换单元300与图像获取装置200相连，用于根据手持式绘图终端100的图像获取头部发光组120的移动轨迹。控制单元400与转换单元300相连，用于控制显示设备500显示头部发光组120的移动轨迹，从而构成手持式绘图终端100的移动勾画的3D模型的图形。需要说明的是，只有头部发光组120处于发光状态时，其对应的移动轨迹才能代表3D模型的图像线条绘制。也因此，本申请中，手持式绘图终端100至少包括控制按钮140，控制按钮140至少用于控制手持式绘图终端100的头部发光组的发光和熄灭。

本实施例公开的3D模型的图形绘制系统在使用的过程中，用户直接抓握手持式绘图终端100在图像获取装置200的摄像方向的空间内移动绘制，随着手持式绘图终端100的移动，其头部发光组120的移动轨迹会在转换单元300和控制单元400的协同作用下，显示在显示设备500上，用户直接观察显示设备500上已经绘制的内容逐步控制手持式绘图终端100的头部发光组120的走向，最终实现对3D模型的图形绘制。

通过上述使用过程可以看出，本实施例公开的3D模型的图形绘制系统在使用的过程中，用户直接抓握手持式绘图终端100在图像获取装置200的朝向方向移动即可，整个绘制过程观察显示设备500的已有图形即可。相比于目前的3D模型的图形绘制需要掌握电脑端的绘图软件而言，本实施例公开的3D模型的图形绘制系统操作简单、门槛低，儿童都可以实施操作，也因此能解决目前的3D模型的图形绘制需要掌握电脑端的绘图软件所导致的操作要求较高、普及性较差的问题。

请参考图3，本实施例公开的手持式绘图终端100可以为笔形绘图终端100′，笔形结构使得整个绘制过程类似于大家都熟悉的笔形截面，通过笔形绘图终端100′在立体空间的移动来创作3D模型的图形，使其在显示设备500中立即呈现，用户可以实时对图形进行修改或调整，打破了传统的建模技术壁垒，因此，本发明实施例公开的3D模型的图形绘制系统具有较好的视场推广前景。当然，手持式绘图终端100还可以采用其他的形状体现，例如手套、刷子等。

本实施例中，显示设备500起到显示3D模型的图形的作用，为了提高用户的绘制体验，转换单元300还可以从图像获取装置200所获取的图像中提取手持式绘图终端100的图像，并在控制单元400的控制下在显示设备500上实时显示，此时，用户的绘制操作效果如图3所示，外部空间的手持式绘图终端100的操作会连通所要形成的3D模型的图像一起呈现在显示设备500的显示界面上，这能提高用户的使用体验。

显示设备500可以是显示器500′，也可以是笔记本电脑或平板电脑，本申请不限制显示设备500的具体种类。图像获取装置200可以是摄像头200′。为了减少安装，可以采用目前集成了摄像功能的电脑显示器、手机等，避免图像获取装置200与显示设备500的后续组装。优选的，显示设备500可以采用具有较强的人机互动功能的显示器，用户可以通过滑动屏幕旋转、缩放、移动模型等实现3D模型图形的转动、缩放、移动等。当然，显示设备500为平板电脑或笔记本电脑时，用户可以通过移动上述设备来改变其内部的陀螺仪来实现图形的旋转、缩放和移动。

请参考图3，本申请公开一种具体结构的笔形绘图终端100′。该笔形绘图终端100′包括设置在其尾端的尾部发光组110、上文所述的头部发光组120以及与尾部发光组110和头部发光组120均连接的供电电池130，供电电池130为两者供电。当然，头部发光组120位于笔形绘图终端100′的笔尖部位，头部发光组120与尾部发光组110的颜色不同，即发光颜色不同。头部发光组120与尾部发光组110的发光颜色不同，便于分清楚线条绘制的轨迹的确定，另外，采用不同的颜色能够使得图像获取装置获取的图像参数更加准确，便于转换单元300从图像中获取相关的信息。

手持式绘图终端100还可以采用更多的光源发光，以使得后续图像获取装置200拍摄图像后，转换单元300和控制单元400较好地确定图像的深度信息，以使得图像达到更加准确、精确的参数提取。当然，光源的位置也可以调整，头部发光组120和尾部发光组110能较好地确定手持式绘图终端100的前后两端，同时能确定后续图像的景深。

如上文所述，笔形绘图终端100′具有控制按钮140。控制按钮140能够控制头部发光组120和尾部发光组110的发光颜色，从而使得整个3D模型的图形绘制系统能存在多支手持式绘图终端100协同绘制3D模型的图形。优选的，控制按钮140还具有控制修改的功能，例如删除功能。以删除功能为例，手持式绘图终端100可以在控制按钮140的控制下，使得头部发光组120发出代表删除功能的某种功能光线，转换单元300和控制单元400根据图像的结构将显示设备500中相应的部位图形隐藏或去除，从而达到删除的目的。

为了便于用户的使用，本实施例提供的3D模型的图像绘制系统中，显示设备500可以通过其它感应部件，感应手持式绘图终端100的位置，从而在显示设备500上呈现相对应的随动图标，类似于鼠标在显示器所显示的箭头。用户在移动手持式绘图终端100的过程中，可以通过观察显示设备500来确定手持式绘图终端100在已完成的图形中的位置，从而通过调节以快速移动到接续位置继续进行绘制操作。

请参考图3，手持式绘图终端100可以包括壳体150、电路板160、感应器170和无线传输模块180。其中，电路板160、感应器170和无线传输模块180均设置在壳体150的内腔中。感应器170用于检测手持式绘图终端100的运动参数，如角度、角加速度、移动位移等。无线传输模块180用于将运动参数传输给转换单元300。感应器170可以是9轴感应器，也可以是6轴感应器。感应器170也能够感应手持式绘图终端100的移动信息，包括移动轨迹。感应器170起到双保险的作用，在图像获取装置200发生故障时，感应器170可以通过无线传输模块180来确定移动轨迹。

当然，感应器170也能起到校验的作用，为此，优选的方案中，本实施例公开的3D模型的图形绘制系统还可以包括校验单元。校验单元与感应器170和转换单元300均相连，且在两者的参数结果不一致时，报警。此时，两者中通常会有一者发生损坏。通常图像获取装置200较容易损坏，感应器170能够较为准确地反应手持式绘图终端100的移动轨迹，因此，也可以在两者不一致时，以感应器170的检测的运动参数为准，即以感应器检测的所述运动参数作为头部发光组120的移动轨迹。感应器170的布置能提高感应的准确性和连续性，感应器170设置在手持式绘图终端100上，当手持式绘图终端100离开图像获取装置200的摄像范围时，感应器170能够持续反馈移动轨迹。

本实施例公开的系统还可以包括与头部发光组120和尾部发光组110均相连的灯光控制模块，灯光控制模块用于控制头部发光组120和尾部发光组110的灯光颜色切换和灯光亮度。上述系统中，控制单元400和转换单元300相连，用于控制显示设备500所形成的线条颜色与头部发光组120的颜色一致，从而构建多色彩的3D模型的图形。上述灯光控制模块能通过调节灯光的亮度，使得与头部发光组120的颜色相同模型线条能更好地适应显示设备500的屏幕亮度，达到较好的显示效果。

请再次参考图3，本实施例公开的3D模型的图形绘制系统中，手持式绘图终端100还可以包括转子190，转子190布置在壳体150内，用于与供电电池130相连，以发出振动警示。当用户抓握手持式绘图终端100实施绘制移动的过程中，当头部发光组120的移动超过边界、或者穿过图形的轮廓线时，转子190能够通过转动产生振动，达到警示用户的作用，以便于用户做出是否继续移动的决定。

本发明实施例公开的3D模型的图形绘制系统，结构简单，成本低廉，整个系统的各个组成部分均是现有的产品，能减少二次投入成本，图形生成效果较好，并能够与周围环境产生互动，也能降低用户的学习成本。

本文中，各个优选方案仅仅重点描述的是与其它方案的不同，各个优选方案只要不冲突，都可以任意组合，组合后所形成的实施例也在本说明书所公开的范畴之内，考虑到文本简洁，本文就不再对组合所形成的实施例进行单独描述。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.3D模型的图形绘制系统，其特征在于，包括手持式绘图终端(100)、图像获取装置(200)、显示设备(500)、转换单元(300)和控制单元(400)；其中：

所述图像获取装置(200)设置在所述显示设备(500)上，所述图像获取装置(200)的摄像方向与所述显示设备(500)的显示朝向一致；

所述手持式绘图终端(100)用于在所述显示设备(500)的显示朝向所对应的区域内移动，所述图像获取装置(200)用于获取所述手持式绘图终端(100)的图像；所述手持式绘图终端(100)的绘制端为头部发光组(120)；

所述转换单元(300)与所述图像获取装置(200)相连，用于根据所述手持式绘图终端(100)的图像获取所述头部发光组(120)的移动轨迹；

所述控制单元(400)与所述转换单元(300)相连，用于控制所述显示设备(500)显示所述头部发光组(120)的移动轨迹以形成3D模型的图形；所述手持式绘图终端(100)至少包括控制按钮(140)，所述控制按钮(140)至少用于控制所述头部发光组(120)的发光和熄灭。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述手持式绘图终端(100)为笔形绘图终端(100′)，所述手持式绘图终端(100)还包括设置在其尾端的尾部发光组(110)以及与所述尾部发光组(110)和所述头部发光组(120)均连接的供电电池(130)；所述头部发光组(120)位于所述手持式绘图终端(100)的笔尖部位；所述头部发光组(120)与所述尾部发光组(110)的发光颜色不同。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述手持式绘图终端(100)包括壳体(150)、电路板(160)、感应器(170)和无线传输模块(180)；其中：

所述电路板(160)、感应器(170)和无线传输模块(180)均设置在所述壳体(150)的内腔中；所述感应器(170)与所述无线传输模块(180)和所述电路板(160)均相连，所述感应器(170)用于检测所述手持式绘图终端(100)的运动参数，所述无线传输模块(180)用于将所述运动参数传输给所述转换单元(300)。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括校验单元，所述校验单元与所述感应器(170)和所述转换单元(300)均相连，且在两者的参数结果不一致时，报警；或者，在两者不一致时，以所述感应器(170)检测的所述运动参数作为所述头部发光组(120)的移动轨迹。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，其特征在于，所述感应器(170)为9轴感应器或6轴感应器。

6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括与所述头部发光组(120)和所述尾部发光组(110)均相连的灯光控制模块，所述灯光控制模块用于控制所述头部发光组(120)和所述尾部发光组(110)的灯光颜色切换和灯光亮度调节。

7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述控制单元(400)与所述转换单元(300)相连，用于控制所述显示设备(500)形成的线条颜色与所述头部发光组的颜色一致。

8.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括设置在所述壳体(150)内的转子(190)，所述转子(190)与所述供电电池(130)相连，用于发出振动警示。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述显示设备(500)为笔记本电脑或平板电脑.。