CN109523626A - 一种3d模型转换可编织制造的纱线级模型的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的方法及装置，涉及图像处理技术领域，由于设计复杂和不常见形状的编织模型是极其困难和耗时的，对于复杂的模型，需要编织专家进行多次设计并进行多次迭代，所以本公开将3d表面作为输入，最终生成自动拓扑的纱线级编织模型，得到的纱线级模型可以直接用于具有纱线模拟的计算机图形应用或者可以直接使用3D打印机在现实中实现，模型表面的细节在不同分辨率下保留程度不同，可以为虚拟角色建立复杂针织服装的纱线模型，极大提高了生成针织服装的纱线模型的可能性，解决了自动生成针织虚拟服装的问题，具有操作简单、高效率的优点。

Description

一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的方法及装置

技术领域

本公开涉及图像处理技术领域，具体涉及一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的方法及装置。

背景技术

编织服装在我们日常生活中很常见，从袜子、裤子和T恤到冬季的毛衣和配饰，除此之外，编织服装在电影和游戏中也很常见。在计算机图形学领域中，涉及布料的很大一部分工作是利用基于片面的表示来模拟织物的。但是这种方法并不能够自动将3D模型转换成纱线级别的编织模型，则需要人为手动进行输入网络的拓扑。

目前在计算机图形学中，编织网格为编织服装造型提供了强大的接口，但是，这些技术仍然要求用户手动设计给定(通常是低分辨率)输入网格的拓扑，这就要求用户确切知道如何编织所需的形状并相应地准备输入网格。因此，设计复杂和不常见形状的编织模型是极其困难和耗时的，对于复杂的模型，需要编织专家进行多次设计并进行多次迭代。

发明内容

本公开提供一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的方法及装置，本公开将3d表面作为输入，最终生成自动拓扑的纱线级编织模型。得到的纱线级模型可以直接用于具有纱线模拟的计算机图形应用或者可以直接使用3D打印机在现实中实现，本公开自动将任意3D形状转换为编织网格模型，最终生成纱线级模型，可直接用于3D打印以及纱线级仿真，该过程所有步骤不需要与用户进行交互，对于用户来说只需上传自己的一个3D模型，即OBJ文件，就可以获得一个有效的可直接用于打印的3D模型。对于输出模型，模型表面的细节在不同分辨率下保留程度不同，当输入模型不具有小规模特征时，本公开生成的低分辨率模型仍可被接受。

为了实现上述目的，根据本公开的一方面，提供一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，读取3D模型文件；

步骤2，根据3D模型文件生成3D模型；

步骤3，将3D模型重新网格化得到3D网格；

步骤4，标记3D网格的边；

步骤5，根据标记的边确定编制方向；

步骤6，根据编织方向将3D网格连接为编织网格并输出为编织网格模型。

进一步地，在步骤1中，所述3D模型文件包括3ds格式，max格式，lw格式，mb格式，dxf格式，obj格式其中任意一种。

进一步地，在步骤3中，所述将3D模型重新网格化得到3D网格的方法包括以下步骤：

步骤3.1，通过全局参数化重新网格化方法，生成与2维旋转对称场对齐的各向同性四主导网格，以下称2维旋转对称场为2-Rosy，是一种常见的旋转对称域，为一种特定的向量，所述全局参数化重新网格化方法为将表面切割成拓扑圆盘后再进行平铺表面，在3D模型的平面上生成规则格子，然后提升回原始表面，生成结构化网格，为了控制边缘配准，用于求解一个优化问题，即力求将参数化梯度与引导场一致，其中，所述各向同性四主导网格为四边形主导的网格(即以四边形为主的网格)在不同的方向所测得的性能数值完全相同，各向同性的意思是指网格在不同的方向所测得的性能数值完全相同；

步骤3.2，将3D模型生成一个仅包含三角形和四边形的各向同性四边形主导网格，将三角形网格的对角线的近垂直角度的边标记为对角线，所述近垂直角度为取值范围为[75°，90°]的角度；

步骤3.3，按照对角线将相邻的三角形网格进行合并后，合并与方向域一致的边，所述方向域即方向一致的一个集合，跟物理上的方向场是同一个意思；

步骤3.4，如果合并出现多边形网格，则通过递归分拆多边形网格直至所有子多边形网格都少于5个边，重新生成的网格是仅包含三角形和四边形的各向同性四边形主导网格，并且生成的网格包含两个主要方向即水平方向和垂直方向，水平方向和垂直方向为相互垂直，在编织的时候是按照水平方向和垂直方向两个边的方向进行编织的，其中，所述递归分拆多边形网格的方法为三角形合并成多边型后，如果多边形的边大于5，则把这个多边形分拆重新合并，反复这个动作，直到所有子多边形网格都少于五个边；

步骤3.5，将生成的网格以行进行分组，沿着水平方向和垂直方向边对齐，对其后将网格的2-Rosy域作为编织网络的拓扑结构，拓扑结构中的一个主要方向会与随后相邻的域一致，即具有一样的方向域，因为编织织法需要的网格尺寸是均匀的，所以生成的网格具有相同的尺寸，其中，主要方向为拓扑结构确定了的整体网格的水平方向和垂直方向，随后相邻的网格会与这两个方向一致；

步骤3.6，通过RIM四边主导网格划分方法将网格生成尺寸相同的网格,所述RIM四边主导网格划分方法是通过鲁棒即时网格化方法(RIM方法)四边主导(即以四边形为主的网格)的网格化方法生成网格；其中，所述在鲁棒即时网格化方法为，将方向域编码为隶属于每个顶点的单位向量，方向域是唯一的，由整数旋转决定，位置域编码局部等距参数化，其梯度与方向域一致，即它在切空间中编码规则网格，它之所以被称为位置域是因为网格的原点(由整数平移决定)是唯一可用的自由度，该原点以一个三维点表示，将位置域可视化为作为输入三角网格的顶点的一组新的3D坐标，其将每个顶点映射到输出四边形网格的最接近的顶点的位置。通过折叠输入网格的边来提取最终的四边形网格，使用位置域识别哪些边应该保留为四边主导网格的最终边，哪些边是对角线，然后最终可以实现生成网格；

步骤3.7，使用T连接将对角线的近垂直角度的边的网格中非四边形元素限制为五边形或三角形，所述T连接是T字型接口的连接，所述近垂直角度为取值范围为[75°，90°]的角度；

步骤3.8，获得一个包含三角形的四边主导网格作为3D网格。

进一步地，在步骤4中，标记3D网格的边的方法包括以下步骤：

每个网格构成一个面，将网格的每一个边缘标记为四边形的水平方向的边或垂直方向的边；在开始标记之前，由于相邻的两个网格共享一条边，将这条边分为由两个半边组成，单个面使用的边界边只有一个独立的半边，开始进行标记：

步骤4.1，标记3D网格表面的每个四边形面为两个水平方向的边和两个垂直方向的边，每两条水平方向的边中间必须有一条垂直方向的边，即水平方向的边和两个垂直方向的边为一个正方形的不相邻的两边；

步骤4.2，将3D网格表面的三角形的边标记为只包括1个水平方向的边和2个垂直方向的边，或1个垂直方向的边和2个水平方向的边；

步骤4.3，如果具有不一致的半边标记的边在两个四边形之间，将边标记为水平方向的边，然后将有两个垂直方向的边的半边标记的四边形分成两个三角形，为确保其他边不包含具有不一致的半边标记，为这两个新的三角形赋予半边标记时，只是在边的另一侧使用半边标记；

步骤4.4，如果有不一致的半边标记的边在四边形和三角形之间，将分割四边形面，即将四边形的边标记为垂直方向的边；其中，相邻的四边形面共享垂直方向的边形成行，四边形可沿其任一对角线以两种不同的方式分成两个三角形；

步骤4.5，如果具有不一致的半边标记的边在两个三角形之间，则朝顺时针方向旋转边，并且将旋转的边标记为垂直方向的边；

步骤4.6，旋转后边标记为垂直方向的边可确保在边的任一侧形成两个有效三角形配置，当一个三角形的半边标记为垂直方向的边而相邻的另一个三角形的半边标记为水平方向的边，则两个三角形之间的共享边具有不一致的半边标记；

步骤4.7，如果相邻三角形之间的垂直方向的边，其中有一条连接到另一个三角形，并将相邻的三角形合并为四边形，则转换标记并合并三角形为四边形；

步骤4.8，如果相邻三角形共享标记为水平方向的边，则转换为转为垂直方向的边。

进一步地，在步骤5中，根据标记的边确定编制方向的方法包括以下步骤：

每个网格构成一个面，在每个面上，垂直方向的边与水平方向的边分别决定了垂直方向的边编织方向和水平方向的边编织方向，其中垂直方向的边编织方向可以任意选择，而水平方向的边编织方向决定了一个面的底部垂直方向的边和顶部垂直方向的边，如果一个垂直方向的边被视为一个面的底部垂直方向的边，则共享此边的另一个面应将其视为顶部垂直方向的边，将每个四边形面都分配两个水平方向的边，每个三角形则分配一个或两个水平方向的边，以水平方向的边连接的一串面称为一行，每行形成一个闭环，以两个三角形面作为开始和结束，此处的三角形面只含有一个水平方向的边。

进一步地，在步骤6中，根据编织方向将3D网格连接为编织网格并输出为编织网格模型的方法包括以下步骤：

步骤6.1，每个网格构成一个面，执行细分操作，即将每个四重面转换为四个四边形，每个三角形面转换成三个四边形；

步骤6.2，根据三种情况标记由细分操作生成新边，即编织网格，第一种为四边形形成四个常规四边形，第二种为三角形面形成两个规则四边形和一个具有不同标记配置的特殊四边形，其中水平方向的边不被垂直方向的边分开，以不同的标签配置处理这些四面体，第三种为具有两个垂直方向的边的三角形形成具有一个底部垂直方向的边和一个顶部垂直方向的边的特殊四边形，这种四边形标记为编织网格行的开始和结束；

步骤6.3，将编织网格生成编织网格模型。

本发明还提供了一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的装置，所述装置包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下装置的单元中：

3D模型读取单元，用于读取3D模型文件；

3D模型生成单元，用于根据3D模型文件生成3D模型；

网格化单元，用于将3D模型重新网格化得到3D网格；

网格标记单元，用于标记3D网格的边；

方向确定单元，用于根据标记的边确定编制方向；

编织网格生成单元，用于根据编织方向将3D网格连接为编织网格并输出为编织网格模型。

本公开的有益效果为：本发明提供一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的方法及装置，可以为虚拟角色建立复杂针织服装的纱线模型，极大提高了生成针织服装的纱线模型的可能性，解决了自动生成针织虚拟服装的问题，具有操作简单、高效率的优点。

附图说明

通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本公开的上述以及其他特征将更加明显，本公开附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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，在附图中：

图1所示为一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的方法的流程图；

图2所示为本公开的一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的装置。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本公开的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本公开的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示为根据本公开的一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的方法的流程图，下面结合图1来阐述根据本公开的实施方式的一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的方法。

本公开提出一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的方法，具体包括以下步骤：

步骤1，读取3D模型文件；

步骤2，根据3D模型文件生成3D模型；

步骤3，将3D模型重新网格化得到3D网格；

步骤4，标记3D网格的边；

步骤5，根据标记的边确定编制方向；

步骤6，根据编织方向将3D网格连接为编织网格并输出为编织网格模型。

进一步地，在步骤1中，所述3D模型文件包括3ds格式，max格式，lw格式，mb格式，dxf格式，obj格式其中任意一种。

优选地，在步骤3中，将3D模型重新网格化得到3D网格，还可以采用Delaunay方法，或其修正方法(Gridgen/pointwise)，其网格生成关键是距离测量，要求三角形的外接圆不包含其他节点在内，由于节点所在空间各方向的伸展度均与一致，生成的单元也最大程度地满足了与方向无关的要求，单元在形状上也更接近正三角形，各向异性网格是指网格单元沿某一方向的伸展度较大，而沿另一方向的伸展度较小，单元的形状扁平。

本公开的一种实施例的方法为以下步骤，

1.输入模型

本方法的第一步就是把一个obj格式的3D模型输入系统中；

2.重新网格化

方法基于全局参数化重新网格化方法，以生成与2维-旋转对称场对齐的各向同性四主导网格。使用一组自定义拓扑操作和两步全局优化来确定表面上的编织方向，从而最大限度减少不规则行为的数量；从给定的输入模型开始，生成一个仅包含三角形和四边形的各向同性四边形主导网格。首先通过libigl库中的方法生成三角形，生成后再进一步处理。对于使用libigl库中生成的三角形，还要将对角线接近90°的边标记为对角线，便于进行合并提取；合并提取后，添加与方向域一致的边。如果出现多边形，就通过递归分拆，直至所有子多边形都少于5个部分。

重新生成的网格是仅包含三角形和四边形的各向同性四边形主导网格。并且生成的网格需要含两个主要方向(水平方向，垂直方向)，它们在整个网格上大致相互垂直。所以生成的网格还必须满足一定的拓扑要求和几何要求。因为在编织的时候，是按照水平方向，垂直方向两个边的方向进行整体编织的，因此生成的网格必须能以行

进行分组，沿着水平方向和垂直方向的边对齐。使用2-Rosy域作为编织网络的拓扑结构，这种结构中的一个主要方向会与随后的域一致，即具有一样的方向域。用此方法来保证拓扑要求；再因为编织织法需要的网格尺寸必须是均匀的，所以生成的网格必须是具有大致相同的尺寸，这就是网格的几何要求。为了满足几何要求使用了RIM四边主导网格划分方法，生成尺寸大致相同的网格。修改网格提取部分将非四边形元素限制为五边形(使用T连接)或三角形。

通过以上步骤和约束条件，在重新网格化步骤结束时，得到一个包含相对较少三角形的四边主导网格。

3.标记

在完成重新网格化以后，还需要将网格的每一个边缘标记为四边形的水平方向的边或垂直方向的边，从而使可以确定网格表面上的编织方向。

在开始标记之前，由于两个面共享一条边，认为可把这条边视为由两个半边组成，单个面使用的边界边只有一个独立的半边。接着开始了标记：

3.1标记每条边的半边

为使生成的标记可以为提供一个在表面的有效的编织方向，半边标记必须遵循确定的规则，且只允许有限数量的标记配置：每个四边形面必须有两个水平方向的边和两个垂直方向的边，每两条水平方向的边中间必须有一条垂直方向的边，即水平方向的边和两个垂直方向的边为一个正方形的不相邻的两边。

在重新网格化以后，网格中不可避免出现了三角形，但最终形成的编织网格不能包含三角形。故标记三角形时，不允许将三角形的所有边标记为垂直方向的边，避免这种方法阻止程序在三角形内构造织法，将三角形转换为孔。同理，也不允许将三角形的所有边缘标记为水平方向的边，因为这也会阻碍在三角形内的构造织法。因此，允许的三角形的两种标记是只包括一个水平方向的边或一个垂直方向的边，其中，四边形和三角形的这些标记规则作为硬约束，通过标记半边方式将尽量减少不符合规则的半边标签的数量

3.2标记边

在标记半边之后，使用一致的半边标记所有边。然而，对仍然存在半边标记不一致的边需要进行网络拓扑修改。有三种不同的处理方式：具有不一致的半边标记的边可能在两个四边形之间，一个四边形和一个三角形之间，或两个三角形之间。

如果具有不一致的半边标记的边在两个四边形之间，将边标记为垂直方向的边，然后将有两个水平方向半边标记的四边形分成两个三角形。将边标记为水平方向的边，或者分割另一个四边形。虽然这两个都是可接受的解决方案，但这会将边的一侧上的行分开(因为相邻的四边形面共享水平方向的边形成行)，因此更喜欢另一个选择。四边形可沿其任一对角线以两种不同的方式分成两个三角形，会产生两个相似结果，所以随机选择一个对角线。一旦将四边形分成两个三角形，任何可能的半边标记配置都可以通过允许的两个三角形标记配置的组合来表示，即四边形面的三角剖分:(顶部)用于标记三角形半边的两个有效配置可用于表示(底部)用于标记四边形的半边的所有可能配置。因此，在为这两个新的三角形赋予半边标记的同时，确保其他边不包含具有不一致的半边标记。因此，只是在边的另一侧使用半边标记。即分割四边形面:(左)如果具有不一致的半边标记的边在两个四边形面之间，(右)具有水平方向半边标记的面被分成两个三角形。如果不一致的半边标记的边在四边形和三角形之间，将分割四边形面。同样，可以使用任何一个对角线来分割四边形面。类似地，确保两个新三角形不包含有不一致的半边标记的其他边，其中共享有不一致的半边标记边的四边形面的其中一个面被分成两个三角形，并且赋予这两个新的三角形的半边标记，使得这两个三角形不包含不一致标记的边。

如果具有不一致的半边标记的边在两个三角形之间，则旋转边，旋转三角形对之间的边:(左)如果具有不一致的半边标记的边在两个三角形之间，(右)旋转该边。通过这些拓扑操作都不会导致半边标记出现新的不一致，并且将旋转的边标记为垂直方向的边。旋转后边标记为垂直方向的边可确保在边的任一侧形成两个有效三角形配置，这样当一个三角形的其他半边标记为垂直方向而另一个三角形的其他半边标记为水平方向时，两个三角形之间的共享边可以具有不一致的半边标记。否则，用于指定半边标记的优化过程会求解在半边标记中的不一致性。其中，所属旋转方向为顺时针方向。

3.3后期处理：

关于成对的三角形，如果一队相邻三角形的边标记是这样的，就将两个三角形合并为四边形。这样做减少了最终编织结构中三角形的数量和不必要性。

在某些情况下，如果两个三角形之间的翻转标签(错误的标签)允许将这两个相邻的三角形合并。

如果三角形对之间的垂直方向的边，其中有一条连接到另一个三角形，并允许降附近的三角形合并为四边形，就转换标记并合并为四边形

最后，如果成对的三角形共享标记为水平方向的边，就要把它转为垂直方向的边。这是因为如果这对三角形保持水平方向的边，则得到的编织网格将不能安全地消除三角形网格，这回导致不稳定织法。

4.标记边后，必须确定模型表面上的编制方向。在每个面上，垂直方向的边与水平方向的边分别决定了垂直方向编织方向和水平方向编织方向。其中垂直方向编织方向可以任意选择，而水平方向编织方向决定了一个面的底部垂直方向的边和顶部垂直方向的边。希望水平方向在整个模型上保持一致，这意味着如果一个垂直方向的边被视为一个面的底部垂直方向的边，则共享此边的另一个面应将其视为顶部垂直方向的边，这样才能使两个面的水平方向编织方向保持一致。

在标记中，每个四边形面都分配了两个水平方向的边，每个三角形可以有一个或两个水平方向的边。因此，以水平方向的边连接的一串面称为一行。每行可以形成一个闭环，也可以以两个三角形面作为开始和结束(此处的三角形面只含有一个水平方向的边)。

5.产生编织网格

在配置了编织方向之后得到的网格可以直接用作编织网格。但是，配置了编制方向之后得到的网格包含三角形面，这是不合要求的。特别是具有单个水平方向的边的三角形面，如果由这种三角形标记一行的开始或结束，将导致纱线级模型打结。为了避免这种情况，执行细分操作，将每个四重面转换为四个四边形，每个三角形面转换成三个四边形。

标记由细分操作生成的新边有三种情况。

(a)四边形形成四个常规四边形。

(b)三角形面形成两个规则四边形和一个具有不同标记配置的特殊四边形，其中水平方向的边不被垂直方向的边分开。以不同的标签配置处理这些四面体。

(c)具有两个垂直方向的边的三角形形成具有一个底部垂直方向的边和一个顶部垂直方向的边的特殊四边形。这种四边形标记编织网格行的开始和结束。因此，在生成纱曲线时，它们的处理方式与其他编织网格面不同。

优选地，还有特殊情况：具有两个水平方向的边的三角形形成具有两个底部垂直方向的边或两个顶部垂直方向的边的特殊四边形。这种四边形不对应有效的织法。因此，算法会将它们消除。会对这些四边形进行三角剖分，方法是将它们与形成两个三角形的对角线水平方向的边分开，每个三角形都有一个单独的垂直方向的边。最后，将这两个三角形与两侧的四边形面合并，形成五边形，代表增加或减少类型的织法。注意，标记边后的后处理确保这些三角形旁边总是有一个四边形面，因为不允许两个三角形并排有两个水平方向的边，不允许共享一个水平方向的边。

例如，将行细分为编织网格的例子，特殊四边形面出现在行的两端以及行的顶部中心，处理方式不同。注意，在细分操作之后，所得到的编织网格的所有行形成没有端点的闭环。

6.松弛并生成纱线模型

经过重新网格化步骤后，使得整个模型上具有大致相同的尺寸的网格，然后在标记和编织网格生成期间执行了拓扑操作。

本公开的实施例提供的一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的装置，如图2所示为本公开的一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的装置，该实施例的一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的装置包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的装置实施例中的步骤。

所述装置包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下装置的单元中：

3D模型读取单元，用于读取3D模型文件；

3D模型生成单元，用于根据3D模型文件生成3D模型；

网格化单元，用于将3D模型重新网格化得到3D网格；

网格标记单元，用于标记3D网格的边；

方向确定单元，用于根据标记的边确定编制方向；

编织网格生成单元，用于根据编织方向将3D网格连接为编织网格并输出为编织网格模型。

所述一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的装置可以运行于桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备中。所述一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的装置，可运行的装置可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述例子仅仅是一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的装置的示例，并不构成对一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的装置的限定，可以包括比例子更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的装置运行装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的装置可运行装置的各个部分。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的装置的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作装置、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

进一步地，本公开所述的旋转为顺时针方向的旋转。

尽管本公开的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，而是应当将其视作是通过参考所附权利要求考虑到现有技术为这些权利要求提供广义的可能性解释，从而有效地涵盖本公开的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本公开进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本公开的非实质性改动仍可代表本公开的等效改动。

Claims (7)

1.一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，读取3D模型文件；

步骤2，根据3D模型文件生成3D模型；

步骤3，将3D模型重新网格化得到3D网格；

步骤4，标记3D网格的边；

步骤5，根据标记的边确定编制方向；

步骤6，根据编织方向将3D网格连接为编织网格并输出为编织网格模型。

2.根据权利要求1所述的一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的方法，其特征在于，在步骤1中，所述3D模型文件包括3ds格式，max格式，lw格式，mb格式，dxf格式，obj格式其中任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的方法，其特征在于，在步骤3中，所述将3D模型重新网格化得到3D网格的方法包括以下步骤：

步骤3.1，通过全局参数化重新网格化方法，通过全局参数化重新网格化方法，生成与2维旋转对称场对齐的各向同性四主导网格，以下称2维旋转对称场为2-Rosy；

步骤3.2，将3D模型生成一个仅包含三角形和四边形的各向同性四边形主导网格，将三角形网格的对角线接近90°的边标记为对角线；

步骤3.3，按照对角线将相邻的三角形网格进行合并后，合并与方向域一致的边；

步骤3.4，如果合并出现多边形网格，则通过递归分拆多边形网格直至所有子多边形网格都少于5个边，重新生成的网格是仅包含三角形和四边形的各向同性四边形主导网格，并且生成的网格包含两个主要方向即水平方向和垂直方向，水平方向和垂直方向为相互垂直，在编织的时候是按照水平方向和垂直方向两个边的方向进行编织的；

步骤3.5，将生成的网格以行进行分组，沿着水平方向和垂直方向边对齐，对其后将网格的2-Rosy域作为编织网络的拓扑结构，拓扑结构中的一个主要方向会与随后相邻的域一致，即具有一样的方向域，因为编织织法需要的网格尺寸是均匀的，所以生成的网格具有相同的尺寸；

步骤3.6，通过RIM四边主导网格划分方法将网格生成尺寸相同的网格；

步骤3.7，使用T连接将对角线接近90°的边的网格中非四边形元素限制为五边形或三角形；

步骤3.8，获得一个包含相对较少三角形的四边主导网格作为3D网格。

4.根据权利要求1所述的一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的方法，其特征在于，在步骤4中，标记3D网格的边的方法包括以下步骤：

每个网格构成一个面，将网格的每一个边缘标记为四边形的水平方向的边或垂直方向的边；在开始标记之前，由于相邻的两个网格共享一条边，将这条边分为由两个半边组成，单个面使用的边界边只有一个独立的半边，开始进行标记：

步骤4.1，标记3D网格表面的每个四边形面为两个水平方向的边和两个垂直方向的边，每两条水平方向的边中间必须有一条垂直方向的边，即水平方向的边和两个垂直方向的边为一个正方形的不相邻的两边；

步骤4.2，将3D网格表面的三角形的边标记为只包括1个水平方向的边和2个垂直方向的边，或1个垂直方向的边和2个水平方向的边；

步骤4.3，如果具有不一致的半边标记的边在两个四边形之间，将边标记为水平方向的边，然后将有两个垂直方向的边的半边标记的四边形分成两个三角形，为确保其他边不包含具有不一致的半边标记，为这两个新的三角形赋予半边标记时，只是在边的另一侧使用半边标记；

步骤4.4，如果有不一致的半边标记的边在四边形和三角形之间，将分割四边形面，即将四边形的边标记为垂直方向的边；其中，相邻的四边形面共享垂直方向的边形成行，四边形可沿其任一对角线以两种不同的方式分成两个三角形；

步骤4.5，如果具有不一致的半边标记的边在两个三角形之间，则朝顺时针方向旋转边，并且将旋转的边标记为垂直方向的边；

步骤4.6，旋转后边标记为垂直方向的边可确保在边的任一侧形成两个有效三角形配置，当一个三角形的半边标记为垂直方向的边而相邻的另一个三角形的半边标记为水平方向的边，则两个三角形之间的共享边具有不一致的半边标记；

步骤4.7，如果相邻三角形之间的垂直方向的边，其中有一条连接到另一个三角形，并将相邻的三角形合并为四边形，则转换标记并合并三角形为四边形；

步骤4.8，如果相邻三角形共享标记为水平方向的边，则转换为转为垂直方向的边。

5.根据权利要求1所述的一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的方法，其特征在于，在步骤5中，根据标记的边确定编制方向的方法包括以下步骤：

每个网格构成一个面，在每个面上，垂直方向的边与水平方向的边分别决定了垂直方向的边编织方向和水平方向的边编织方向，其中垂直方向的边编织方向可以任意选择，而水平方向的边编织方向决定了一个面的底部垂直方向的边和顶部垂直方向的边，如果一个垂直方向的边被视为一个面的底部垂直方向的边，则共享此边的另一个面应将其视为顶部垂直方向的边，将每个四边形面都分配两个水平方向的边，每个三角形则分配一个或两个水平方向的边，以水平方向的边连接的一串面称为一行，每行形成一个闭环，以两个三角形面作为开始和结束，此处的三角形面只含有一个水平方向的边。

6.根据权利要求1所述的一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的方法，其特征在于，在步骤6中，根据编织方向将3D网格连接为编织网格并输出为编织网格模型的方法包括以下步骤：

步骤6.1，每个网格构成一个面，执行细分操作，即将每个四重面转换为四个四边形，每个三角形面转换成三个四边形；

步骤6.2，根据三种情况标记由细分操作生成新边，即编织网格，第一种为四边形形成四个常规四边形，第二种为三角形面形成两个规则四边形和一个具有不同标记配置的特殊四边形，其中水平方向的边不被垂直方向的边分开，以不同的标签配置处理这些四面体，第三种为具有两个垂直方向的边的三角形形成具有一个底部垂直方向的边和一个顶部垂直方向的边的特殊四边形，这种四边形标记为编织网格行的开始和结束；

步骤6.3，将编织网格生成编织网格模型。

7.一种3D模型转换可编织制造的纱线级模型的装置，其特征在于，所述装置包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下装置的单元中：

3D模型读取单元，用于读取3D模型文件；

3D模型生成单元，用于根据3D模型文件生成3D模型；

网格化单元，用于将3D模型重新网格化得到3D网格；

网格标记单元，用于标记3D网格的边；

方向确定单元，用于根据标记的边确定编制方向；

编织网格生成单元，用于根据编织方向将3D网格连接为编织网格并输出为编织网格模型。