CN107784674B - 一种三维模型简化的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种三维模型简化的方法，所述方法包括：根据顶点对三维模型轮廓的贡献程度计算所述顶点的权重值；以所述顶点为中心生成聚类单元；其中，所述聚类单元的中心所在的顶点的所述权重值越高所述聚类单元的优先级越高；按照优先级从高到低的顺序依次判断所述聚类单元内是否存在除所述中心以外的其他顶点；若存在，则将所述聚类单元内除所述中心以外的所述其他顶点的所有信息转移至所述中心对应的顶点；该方法能够在兼顾三维模型纹理的视觉效果的前提下对三维模型进行简化；本申请还公开了一种三维模型简化的系统、一种计算机可读存储介质及终端，具有以上有益效果。

Description

一种三维模型简化的方法及系统
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，特别涉及一种三维模型简化的方法、系统和一种计算机可读存储介质及终端。
背景技术
三维模型数据是虚拟现实、三维仿真的数据基础。随着建模技术的发展、随着三维应用水平的提高，三维模型的精度逐步提高。数据的增长带来调度效率降低、渲染压力增加。进行模型简化，得到不同层级细节的模型数据，满足不同显示要求下数据的呈现是一种常用的降低渲染数据量的方法。
现有技术中，对于模型简化是从三维模型几何简化出发、不涉及纹理的保持。但是纹理是模型视觉效果的重要特征，纹理如果不能保持完整，如果发生错乱，模型视觉效果很难满足实际工程要求。
因此，如何在兼顾三维模型纹理的视觉效果的前提下对三维模型进行简化，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种三维模型简化的方法、系统和一种计算机可读存储介质及终端，能够在兼顾三维模型纹理的视觉效果的前提下对三维模型进行简化。
为解决上述技术问题，本申请提供一种三维模型简化的方法，该方法包括：
根据顶点对三维模型轮廓的贡献程度计算所述顶点的权重值；
以所述顶点为中心生成聚类单元；其中，所述聚类单元的中心所在的顶点的所述权重值越高所述聚类单元的优先级越高；
按照优先级从高到低的顺序依次判断所述聚类单元内是否存在除所述中心以外的其他顶点；若存在，则将所述聚类单元内除所述中心以外的所述其他顶点设置为待处理顶点；
判断所述待处理顶点的纹理坐标点与所述中心对应的顶点的纹理坐标点的距离是否大于预设值；若不大于，则将所述待处理顶点的所有信息转移至所述中心对应的顶点。
可选的，所述根据顶点对物体轮廓的贡献程度计算所述顶点的权重值包括：
所述根据顶点对物体轮廓的贡献程度通过二次误差测度计算所述顶点的权重值。
可选的，还包括：
将简化后的所述三维模型上传至人机交互界面。
可选的，在根据顶点对三维模型轮廓的贡献程度计算所述顶点的权重值后，还包括：
将所述权重值低于预设值的所述顶点设置为无用点，并删除所述无用点。
本申请还提供了一种三维模型简化的系统，该系统包括：
权重计算模块，用于根据顶点对三维模型轮廓的贡献程度计算所述顶点的权重值；
聚类生成模块，用于以所述顶点为中心生成聚类单元；其中，所述聚类单元的中心所在的顶点的所述权重值越高所述聚类单元的优先级越高；
权重比较模块，用于按照优先级从高到低的顺序依次判断所述聚类单元内是否存在除所述中心以外的其他顶点；若存在，则将所述聚类单元内除所述中心以外的所述其他顶点设置为待处理顶点；
简化模块，用于判断所述待处理顶点的纹理坐标点与所述中心对应的顶点的纹理坐标点的距离是否大于预设值；若不大于，则将所述待处理顶点的所有信息转移至所述中心对应的顶点。
可选的，所述权重计算模块为所述根据顶点对物体轮廓的贡献程度通过二次误差测度计算所述顶点的权重值的模块。
可选的，还包括：
上传模块，用于将简化后的所述三维模型上传至人机交互界面。
可选的，还包括：
初步筛选模块，用于将所述权重值低于预设值的所述顶点设置为无用点，并删除所述无用点。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序执行时实现以下步骤：
根据顶点对三维模型轮廓的贡献程度计算所述顶点的权重值；
以所述顶点为中心生成聚类单元；其中，所述聚类单元的中心所在的顶点的所述权重值越高所述聚类单元的优先级越高；
按照优先级从高到低的顺序依次判断所述聚类单元内是否存在除所述中心以外的其他顶点，若存在，则将所述聚类单元内除所述中心以外的所述其他顶点的所有信息转移至所述中心对应的顶点。
本申请还提供了一种终端，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时实现以下步骤：
根据顶点对三维模型轮廓的贡献程度计算所述顶点的权重值；
以所述顶点为中心以预设长度为半径生成聚类单元；其中，所述聚类单元的中心所在的顶点的所述权重值越高所述聚类单元的优先级越高；
按照优先级从高到低的顺序依次判断所述聚类单元内是否存在除所述中心以外的其他顶点，若存在，则将所述聚类单元内除所述中心以外的所述其他顶点的所有信息转移至所述中心对应的顶点。
本发明提供了一种三维模型简化的方法，根据顶点对三维模型轮廓的贡献程度计算所述顶点的权重值；以所述顶点为中心生成聚类单元；其中，所述聚类单元的中心所在的顶点的所述权重值越高所述聚类单元的优先级越高；按照优先级从高到低的顺序依次判断所述聚类单元内是否存在除所述中心以外的其他顶点；若存在，则将所述聚类单元内除所述中心以外的所述其他顶点设置为待处理顶点；判断所述待处理顶点的纹理坐标点与所述中心对应的顶点的纹理坐标点的距离是否大于预设值；若不大于，则将所述待处理顶点的所有信息转移至所述中心对应的顶点。
本方法通过优先保留权重值较高的顶点，将权重值相对较高的顶点一定范围内的其他顶点用该权重值较高的顶点代替。本方法能够在兼顾三维模型纹理的视觉效果的前提下对三维模型进行简化，为复杂几何体降低绘制数据量、加快绘制效率、减少资源占用。本申请同时还提供了一种三维模型简化的系统和一种计算机可读存储介质及终端，具有上述有益效果，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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他的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种三维模型简化的方法的流程图；
图2为本申请实施例所提供的一种三维模型简化的示意图；
图3为本申请实施例所提供的另一种三维模型简化的方法的流程图；
图4为本申请实施例所提供的一种三维模型简化的系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
下面请参见图1、图2，图1为本申请实施例所提供的一种三维模型简化的方法的流程图，图2为本申请实施例所提供的一种三维模型简化的示意图；
具体步骤可以包括：
S101：根据顶点对三维模型轮廓的贡献程度计算所述顶点的权重值；
其中，任何一个三维模型都是由无数个顶点构成的，但是处于不同位置的顶点对于三维模型轮廓的贡献程度是不同的。举例说明，位于三维模型棱角处的顶点的贡献程度是要大于位于三维模型平面处的顶点的贡献程度。当然，上述的例子只是一个相对直观的举例，顶点对三维模型的贡献程度有多种算法，本领域的技术人员可以根据方案的实际应用场景选择适当的方法，此处不进行具体的限定。
本步骤的目的是对三维模型中的所有顶点的权重比进行计算，以便进行后续的简化步骤。当然在进行权重值的计算后，可以按照贡献程度的大小对所有的顶点进行排序，得到一个排序表，以便在后续的步骤中利用排序表选择权重值相对较大的顶点进行简化步骤。
S102：以所述顶点为中心生成聚类单元；其中，所述聚类单元的中心所在的顶点的所述权重值越高所述聚类单元的优先级越高；
其中，本步骤中生成的聚类单元可以看作是一个顶点周围不允许出现其他顶点的空间范围，该聚类单元的形状大小是由本领域技术人员根据方案的实际应用场景进行设定的，此处并不对形状大小的进行具体的限定。可以理解的是聚类单元可以是以顶点为球心预设长度为半径的球体，也可以是以顶点为体心的多面体结构。
在步骤S101中得到了各个顶点的权重值，本步骤根据中心所在顶点的权重值对所有的聚类单元的优先级均作出了设置，即顶点的所述权重值越高所述聚类单元的优先级越高。当然，由于部分顶点的分布是很密集的可能存在多个聚类单元之间相交的情况。
为了能够在优化过程中兼顾纹理的视觉效果，本方案是先对优先级较高的聚类单元进行简化。若统一对每个顶点都生成聚类单元，在简化过程中可能会存在某些聚类单元的中心(顶点)被简化的情况，此时相应的聚类单元会消失；也可以按照权重值从高到低的顺序依次生成聚类单元进行简化，本领域的技术人员可以根据方案的实际应用场景进行选择，此处不进行具体的限定。
S103：按照优先级从高到低的顺序依次判断所述聚类单元内是否存在除所述中心以外的其他顶点；若存在，则进入S104；
其中，本步骤的目的是判断聚类单元内是否存在需要简化的顶点。为了兼顾三维模型的纹理的视觉效果，本步骤是按照聚类单元优先级从高到低的顺序依次判断聚类单元中是否存在除中心以外的其他顶点。如果不存在，则判断下一优先级对应的聚类单元中是否存在除所述中心以外的其他顶点，直至所有顶点都判断完毕；如果存在，则说明该聚类单元中存在需要简化的顶点进入步骤104。
当然，在得知两顶点之间的坐标的前提下，也可以通过两点的坐标值计算两点之间的距离，进而判断所述聚类单元内是否存在除所述中心以外的其他顶点。
S104：将所述聚类单元内除所述中心以外的所述其他顶点设置为待处理顶点。
S105：判断所述待处理顶点的纹理坐标点与所述中心对应的顶点的纹理坐标点的距离是否大于预设值；若不大于，则进入S106；
举例说明本步骤：指权重大的顶点1的纹理坐标为(u1，v1)，权重小的顶点2的纹理坐标(u2，v2)，根据公式
Figure BDA0001446133020000061
A为顶点1与顶点2之间的距离。若A小于等于预设值则说明可以进行简化，若A大于预设值则说明无需进行简化。
S106：将所述待处理顶点的所有信息转移至所述中心对应的顶点。
举例说明该过程，请参见图2，图中A点的权重值大于B点、C点和D点，且B点、C点、D点之间存在相连的关系。以A点为圆心画聚类单元发现B点存在于聚类单元内，此时的B点的所有信息都转移至A点(包括B点与C点、D点的连接关系)，即相当于A点把B点“吸”了过来，最终得到A点与C点、D点的连接。
下面请参见图3，图3为本申请实施例所提供的另一种三维模型简化的方法的流程图；
具体步骤可以包括：
S201：所述根据顶点对物体轮廓的贡献程度通过二次误差测度计算所述顶点的权重值。
S202：将所述权重值低于预设值的所述顶点设置为无用点，并删除所述无用点。
S203：以所述顶点为中心生成聚类单元；其中，所述聚类单元的中心所在的顶点的所述权重值越高所述聚类单元的优先级越高。
S204：按照优先级从高到低的顺序依次判断所述聚类单元内是否存在除所述中心以外的其他顶点。
S205：若存在，则将所述聚类单元内除所述中心以外的所述其他顶点设置为待处理顶点；
S206：判断所述待处理顶点的纹理坐标点与所述中心对应的顶点的纹理坐标点的距离是否大于预设值；若不大于，则进入S207；
S207：将所述待处理顶点的所有信息转移至所述中心对应的顶点。
S208：将简化后的所述三维模型上传至人机交互界面。
请参见图4，图4为本申请实施例所提供的一种三维模型简化的系统的结构示意图；
该系统可以包括：
权重计算模块100，用于根据顶点对三维模型轮廓的贡献程度计算所述顶点的权重值；
聚类生成模块200，用于以所述顶点为中心生成聚类单元；其中，所述聚类单元的中心所在的顶点的所述权重值越高所述聚类单元的优先级越高；
权重比较模块300，用于按照优先级从高到低的顺序依次判断所述聚类单元内是否存在除所述中心以外的其他顶点；若存在，则将所述聚类单元内除所述中心以外的所述其他顶点设置为待处理顶点；
简化模块400，用于判断所述待处理顶点的纹理坐标点与所述中心对应的顶点的纹理坐标点的距离是否大于预设值；若不大于，则将所述待处理顶点的所有信息转移至所述中心对应的顶点。
在本申请提供的另一种三维模型简化的系统的实施例中，所述权重计算模块为所述根据顶点对物体轮廓的贡献程度通过二次误差测度计算所述顶点的权重值的模块。
进一步的，还包括：
上传模块，用于将简化后的所述三维模型上传至人机交互界面。
进一步的，还包括：
初步筛选模块，用于将所述权重值低于预设值的所述顶点设置为无用点，并删除所述无用点。
由于系统部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此系统部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，该计算机程序被执行时可以实现上述实施例所提供的步骤。该存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本申请还提供了一种终端，可以包括存储器和处理器，所述存储器中存有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时，可以实现上述实施例所提供的步骤。当然所述终端还可以包括各种网络接口，电源等组件。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (8)

1.一种三维模型简化的方法，其特征在于，包括：
根据顶点对三维模型轮廓的贡献程度计算所述顶点的权重值；
以所述顶点为中心生成聚类单元；其中，所述聚类单元的中心所在的顶点的所述权重值越高所述聚类单元的优先级越高，所有所述聚类单元的形状大小均相同；
按照优先级从高到低的顺序依次判断所述聚类单元内是否存在除所述中心以外的其他顶点；若存在，则将所述聚类单元内除所述中心以外的所述其他顶点设置为待处理顶点；
判断所述待处理顶点的纹理坐标点与所述中心对应的顶点的纹理坐标点的距离是否大于预设值；若不大于，则将所述待处理顶点的所有信息转移至所述中心对应的顶点；
其中，在根据顶点对三维模型轮廓的贡献程度计算所述顶点的权重值后，还包括：
将所述权重值低于预设值的所述顶点设置为无用点，并删除所述无用点。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述根据顶点对物体轮廓的贡献程度计算所述顶点的权重值包括：
所述根据顶点对物体轮廓的贡献程度通过二次误差测度计算所述顶点的权重值。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，还包括：
将简化后的所述三维模型上传至人机交互界面。
4.一种三维模型简化的系统，其特征在于，包括：
权重计算模块，用于根据顶点对三维模型轮廓的贡献程度计算所述顶点的权重值；
聚类生成模块，用于以所述顶点为中心以预设长度为半径生成聚类单元；其中，所述聚类单元的中心所在的顶点的所述权重值越高所述聚类单元的优先级越高；
权重比较模块，用于按照优先级从高到低的顺序依次判断所述聚类单元内是否存在除所述中心以外的其他顶点；若存在，则将所述聚类单元内除所述中心以外的所述其他顶点设置为待处理顶点；
简化模块，用于判断所述待处理顶点的纹理坐标点与所述中心对应的顶点的纹理坐标点的距离是否大于预设值；若不大于，则将所述待处理顶点的所有信息转移至所述中心对应的顶点；
其中，还包括：
初步筛选模块，用于将所述权重值低于预设值的所述顶点设置为无用点，并删除所述无用点。
5.根据权利要求4所述系统，其特征在于，所述权重计算模块为所述根据顶点对物体轮廓的贡献程度通过二次误差测度计算所述顶点的权重值的模块。
6.根据权利要求5所述系统，其特征在于，还包括：
上传模块，用于将简化后的所述三维模型上传至人机交互界面。
7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序执行时实现如权利要求1至3任一项所述的方法。
8.一种终端，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时实现如权利要求1至3任一项所述的方法。
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