CN109658474A - 三维草图的创建方法、装置和计算机设备 - Google Patents

三维草图的创建方法、装置和计算机设备 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种三维草图的创建方法、装置和计算机设备，计算机设备对待修改的三维模型进行特征提取，获取线性特征，并对用户输入的二维笔画进行线段处理操作，确定二维笔画的各个直线段；然后获取三维模型的线性特征和二维笔画的各个直线段之间的各个位置关系，并根据各个位置关系和预设的画布形成条件，生成候选画布；根据候选画布的能力系数来确定目标画布，并将二维笔画反投影到目标画布上，以得到三维草图。通过上述方法可以降低三维草图创建的难度，使三维草图的创建更加简单；进一步地，可以大大提升三维草图的创建效率。

Description

三维草图的创建方法、装置和计算机设备
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，特别是涉及一种三维草图的创建方法、装置和计算机设备。
背景技术
目前，从一个或者多个视点绘制二维曲线已经成熟，然而将这些二维的笔画提升到三维的层次却是极具挑战的，对于给定的二维笔画，将二维笔画反投影到三维模型中不同的画布后，会得到不同的三维曲线，然而，三维模型中可能会有无数的画布与之对应。
将二维的笔画提升到三维，其常见的应用场景是在一个已有三维模型的基础上，用户通过数位板等二维输入设备，将添加的二维笔画对应到三维模型中对应的位置，来对上述三维模型进行重新设计和改进。针对这种应用场景，传统技术是计算机设备以三维模型为视觉参考，将二维笔画对应的画布缩小到一定合理的范围内，使用户可以选择合适的画布，然后将二维笔画反投影到上述画布上，从而得到三维草图。
但是，由于随着二维笔画增多，采用传统技术的方法时，二维笔画对应的三维模型中画布的选择范围依然很大，用户依然需要从大量的画布中选择合适的画布，导致三维草图的创建效率低。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种提升创建效率的三维草图的创建方法、装置和计算机设备。
一种三维草图的创建方法，所述方法包括：
对待修改的三维模型进行特征提取，获取所述三维模型的线性特征；其中，所述线性特征包括所述三维模型的各个模型边缘和所述三维模型的各个平面法线；
对用户输入的二维笔画进行线段处理操作，确定所述二维笔画的各个直线段；
获取所述三维模型的线性特征和所述二维笔画的各个直线段之间的各个位置关系，并根据所述各个位置关系和预设的画布形成条件，生成至少一个候选画布；
获取所述至少一个候选画布的能力系数，并根据所述至少一个候选画布的能力系数确定目标画布，并将所述二维笔画反投影到所述目标画布上，以得到三维草图；所述能力系数用于表征所述至少一个候选画布中保存所述各个位置关系的能力。
一种三维草图的创建装置，所述装置包括：
获取模块，用于对待修改的三维模型进行特征提取，获取所述三维模型的线性特征；其中，所述线性特征包括所述三维模型的各个模型边缘和所述三维模型的各个平面法线；
第一确定模块，用于对用户输入的二维笔画进行线段处理操作，确定所述二维笔画的各个直线段；
画布生成模块，用于获取所述三维模型的线性特征和所述二维笔画的各个直线段之间的各个位置关系，并根据所述各个位置关系和预设的画布形成条件，生成至少一个候选画布；
第二确定模块，用于获取所述至少一个候选画布的能力系数，并根据所述至少一个候选画布的能力系数确定目标画布，并将所述二维笔画反投影到所述目标画布上，以得到三维草图；所述能力系数用于表征所述至少一个候选画布中保存所述各个位置关系的能力。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述三维草图的创建方法的步骤。
上述三维草图的创建方法、装置和计算机设备，计算机设备对待修改的三维模型进行特征提取，获取线性特征，并对用户输入的二维笔画进行线段处理操作，确定二维笔画的各个直线段；然后获取三维模型的线性特征和二维笔画的各个直线段之间的各个位置关系，并根据各个位置关系和预设的画布形成条件，生成候选画布，进而根据候选画布的能力系数来确定目标画布，并将二维笔画反投影到目标画布上，从而完成三维草图的创建。由于计算机设备可以对用户输入的二维笔画进行线段处理，使得该方法可以接受用户输入的粗糙笔画，使得用户不需要绘制精确度很高的二维笔画，从而降低了三维草图创建的难度，使三维草图的创建更加简单；另外，计算机设备通过提取三维模型的线性特征建立三维模型与二维笔画之间的几何关系，并通过几何关系来获取一组候选画布，缩小了画布的选择范围；进一步地，通过获取候选画布的能力系数，然后可以将最符合用户期望的目标画布推荐给用户，使用户输入的二维笔画可以直接反投影到目标画布上，而不再需要频繁地进行画布选择，就可以完成三维草图的创建，大大提升了三维草图的创建效率。
附图说明
图1为一个实施例中三维草图的创建方法的应用场景图；
图2为一个实施例中三维草图的创建方法的流程示意图；
图3为一个实施例中三维草图的创建方法的示意图；
图4为另一个实施例中三维草图的创建方法的流程示意图；
图5为另一个实施例中三维草图的创建方法的示意图；
图6为另一个实施例中三维草图的创建方法的流程示意图；
图7为一个实施例中三维草图的创建装置的结构框图；
图8为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请提供的三维草图的创建方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，用户通过130输入二维笔画，在三维模型120的基础上，进行重新设计和改进；110可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑；130可以但不限于是鼠标、数位板等输入设备；120可以是用户需要重新和改进的任意三维模型。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种三维草图的创建方法，以该方法应用于图1中的计算机设备110为例进行说明，包括以下步骤：
S101、对待修改的三维模型进行特征提取，获取三维模型的线性特征；其中，线性特征包括三维模型的各个模型边缘和三维模型的各个平面法线。
其中，上述模型边缘可以是三维模型轮廓线中的直线段，也可以是对三维模型轮廓线中的曲线进行多边形近似得到的直线段；模型边缘可以包括根据上述轮廓线获取的所有的直线段，也可以是其中的部分直线段，例如，可以滤除太短的直线段，将剩余的直线段作为模型边缘。另外，计算机设备可以获取三维模型中的多个平面，也可以对三维模型的表面进行近似处理，将与平面相似的曲面近似为平面；平面法线是指与平面垂直的直线，根据三维模型获得的多个平面，对应多个平面法线；另外，计算机设备还可以滤除上述平面中面积较小的平面所对应的平面法线。
具体地，计算机设备在获取三维模型的线性特征时，可以采用不同的方式，例如，计算机设备可以通过已有的添加法线的工具，来获取三维模型的平面法线，还可以根据三维图形的平面在已有的坐标系中进行向量计算，获取该平面对应的平面法线。计算机设备可以根据三维模型各个平面法线的变化，来确认该三维模型的模型边缘，例如，如果三个模型的两个平面法线的方向急剧变化，则计算机设备认为这两个平面之间存在一个模型边缘。对于上述线性特征的获取方式在此不做限定。
S102、对用户输入的二维笔画进行线段处理操作，确定二维笔画的各个直线段。
由于输入设备精度以及绘画精度等问题，用户通过鼠标、数位板等输入设备输入的二维笔画不一定是标准的直线，为了更好地建立与上述三维模型的线性特征之间的位置关系，计算机设备可以对用户输入的二维笔画进行线段处理操作，来获取二维笔画的各个直线段。
在对二维笔画进行线段处理操作时，计算机设备可以检测二维笔画的线性度，通过多边形近似的方法，将二维笔画近似为多段直线的组合，来获取各个直线段；另外，计算机设备还可以检测二维笔画中各个线段的长度，将小于50像素的短线段进行过滤，然后对剩余的线段进行近似处理。对于上述线段处理操作的具体方式在此不做限定。
以一个三维草图的创建为例，并结合图3对上述步骤进行说明。如图3所示，用户对三维模型进行修改时，计算机设备获取了三维模型的线性特征1和线性特征2，并对用户输入的二维笔画进行线段处理，得到直线段1、直线段2和直线段3；获取上述线性特征和直线段之间的各个位置关系，得到线性特征1与直线段2之间的平行关系1，线性特征2与直线段1之间的平行关系2。
S103、获取三维模型的线性特征和二维笔画的各个直线段之间的各个位置关系，并根据各个位置关系和预设的画布形成条件，生成至少一个候选画布。
上述位置关系是指将三维模型投影到二维笔画所在平面时，上述线性特征与二维笔画的各个直线段之间的几何关系，例如，上述位置关系可以是三维模型的一个模型边缘与二维笔画中的其中一个直线段之间的交叉关系，可以是上一个模型边缘与一个直线段之间的垂直关系，还可以是一个平面法线与一个直线段具有共同的端点的关系；上述各个位置关系可以包括两种或者两种以上的位置关系；对于上述位置关系的类型在此不做限定。
具体地，计算机设备在获取上述位置关系时，可以有不同的方式。例如，在获取一个模型边缘与一个直线段之间的垂直关系时，计算机设备可以在二维笔画所在的平面上建立二维坐标系，然后获取上述线性特征与上述各个直线段的方向向量，通过对一个线性特征的方向向量与一个直线段的方向向量进行点乘，通过点乘结果判断上述一个线性特征与一个直线段是否垂直；进一步，计算机设备可以通过点乘结果与预设的结果阈值进行对比，比如，如果点乘结果小于0.1，则认为一个线性特征与一个直线段垂直。计算机设备在获取不同类型的位置关系时，还可以采用不同的方式；对于上述各个位置关系的获取方式，在此不做限定。
计算机设备可以对不同的位置关系进行组合，形成关系组合，然后结合上述关系组合对应的画布形成条件，生成候选画布。上述画布是指三维模型所在空间中的一个平面，计算机设备将二维笔画添加至上述画布后，就完成了将二维笔画添加到三维模型所在空间中的过程。
上述画布形成条件是指计算机设备根据上述关系组合中涉及的二维笔画的直线段，在三维模型中生成一个具有唯一的位置信息的候选画布的条件。例如，上述关系组合中涉及的二维笔画的直线段在三维模型中，需要满足共面的条件，才能生成一个候选画布。计算机设备对各个位置关系可以有不同的组合方式，对于不同的关系组合可以对应不同的画布生成条件，在此不做限定。
进一步地，计算机设备对各个位置关系进行不同的组合，形成多个关系组合，然后根据上述多个关系组合与对应的画布生成条件，可以生成至少一个在三维模型中具有确定的位置信息的候选画布。
S104、获取至少一个候选画布的能力系数，并根据至少一个候选画布的能力系数确定目标画布，并将二维笔画反投影到目标画布上，以得到三维草图；能力系数用于表征至少一个候选画布中保存各个位置关系的能力。
计算机设备在获取至少一个候选画布的基础上，可以获取候选画布的能力系数，然后根据上述能力系数，可以确定最符合用户期望的目标画布，使二维笔画可以直接反投影到目标画布上，完成三维草图的创建。其中，上述能力系数用于表征至少一个候选画布中保存各个位置关系的能力；计算机设备将二维笔画反投影到目标画布上，是指将目标画布所在的平面确定为二维笔画在三维模型所在空间中的平面，可以将二维笔画添加到三维模型中对应的位置中，完成三维草图的创建。
例如，用户输入的二维笔画的各个直线段与待修改的三维模型的线性特征之间存在3个位置关系，其中直线段1与线性特征1存在位置关系，直线段2与线性特征2存在位置关系，直线段3与线性特征1也存在位置关系等；通过其中两个位置关系的组合涉及的直线段1和直线段2形成了一个候选画布；计算机设备将上述二维笔画反投影到该候选画布后，在三维模型中，该候选画布上的直线段还与三维模型的线性特征保持原来的位置关系，则认为该候选画布保存各个位置关系的能力强；若在三维模型中，该候选画布上的直线段3与线性特征1不再存在位置关系，则认为该位置关系没有被保存到候选画布上。
计算机设备在获取候选画布的能力系数时，可以采用不同的方式。计算机设备可以根据候选画布保持各种类型的位置关系的能力来确定该候选画布的能力系数，也可以侧重保持其中一种类型的位置关系的能力来确定；另外，计算机设备还可以结合其它预设的条件来确定上述能力系数，对于能力系数的获取方式在此不做限定。
对于计算机设备获取的能力系数，可以有不同的类型，例如，可以是候选画布中所保存的位置关系中涉及的直线段的长度的总和，也可以是候选画布中所保存的位置关系的数量与获取的所有的位置关系的数量的一个比值。对于上述能力系数的类型在此不做限定。
进一步地，在获取候至少一个候选画布的能力系数的基础上，可以根据上述能力系数，确定目标画布。对于不同类型的能力系数，目标画布的确定方式也不同，例如，能力系数是候选画布中保持位置关系的直线段的长度的总和时，计算机设备可以将该长度的总和最大的候选画布确定为目标画布。对于目标画布的确定方式，在此不做限定。
上述三维草图的创建方法，计算机设备对待修改的三维模型进行特征提取，获取线性特征，并对用户输入的二维笔画进行线段处理操作，确定二维笔画的各个直线段；然后获取三维模型的线性特征和二维笔画的各个直线段之间的各个位置关系，并根据各个位置关系和预设的画布形成条件，生成候选画布，进而根据候选画布的能力系数来确定目标画布，并将二维笔画反投影到目标画布上，从而完成三维草图的创建。由于计算机设备可以对用户输入的二维笔画进行线段处理，使得该方法可以接受用户输入的粗糙笔画，使得用户不需要绘制精确度很高的二维笔画，从而降低了三维草图创建的难度，使三维草图的创建更加简单；另外，计算机设备通过提取三维模型的线性特征建立三维模型与二维笔画之间的几何关系，并通过几何关系来获取一组候选画布，缩小了画布的选择范围；进一步地，通过获取候选画布的能力系数，然后可以将最符合用户期望的目标画布推荐给用户，使用户输入的二维笔画可以直接反投影到目标画布上，而不再需要频繁地进行画布选择，就可以完成三维草图的创建，大大提升了三维草图的创建效率。
在一个实施例中涉及计算机设备获取三维模型的线性特征和二维笔画的各个直线段之间的各个位置关系的一种方式，包括：
通过对线性特征的方向与二维笔画的直线段的方向进行比较，获取三维模型的线性特征和二维笔画的直线段之间的共线关系和平行关系；其中，共线关系用于表征将三维模型投影至二维笔画所在的平面时，与二维笔画之间共线；平行关系用于表征将三维模型投影至二维笔画所在的平面时，与二维笔画之间平行。
具体地，计算机设备在获取上述各个位置关系时，可以同时获取三维模型的线性特征和二维笔画的各个直线段之间的共线关系和平行关系。计算机设备将三维模型投影到二维笔画所在的平面上，通过对三维模型的其中一个线性特征的方向与二维笔画的其中一个直线段的方向进行比较，可以确定其中一个线性特征和其中一个直线段是否共线或者是否平行。例如，计算机设备可以将方向与方向进行点乘，若上述点乘的结果大于0.95，则认为该线性特征与该直线段平行；进一步地，若其中一个线性特征和其中一个直线段平行，且上述线性特征的一个端点到上述直线段或者其延长线上的垂直距离小于50像素，则计算机认为上述线性特征与上述直线段距离很近，为共线关系。对于上述共线关系和平行关系的确定方式在此不做限定。
进一步地，计算机设备还可以获取三维模型与二维笔画的附加连接关系；其中，附加连接关系用于表征将三维模型投影至二维笔画所在的平面时，与二维笔画之间的连接。具体地，计算机设备将上述三维模型投影到上述二维笔画所在的平面上，若二维笔画的端点越过了三维模型所在的区域，或者接近三维模型，例如一个直线段的端点位置与三维模型的距离小于50像素时，那么认为这个端点是可以附加到三维模型上的，即上述二维笔画与上述三维模型存在附加连接关系。
相应的，计算机设备可以根据各个位置关系、附加连接关系和预设的画布形成条件，生成至少一个候选画布。
上述三维草图的创建方法，计算机设备通过获取二维笔画与三维模型的附加连接关系，可以更准确地建立三维模型和二维笔画之间的关系，进一步地缩小画布的范围。
图4为另一个实施例中三维草图的创建方法的流程示意图。本实施例涉及一种计算机设备根据上述位置关系、上述附加连接关系记以及预设的画布形成条件生成至少一个候选画布的具体过程，包括：
S201、获取各个位置关系和附加连接关系形成的至少一个关系组合；其中，关系组合中包括至少两个关系。
具体地，计算机设备可以对各个位置关系和附加连接关系进行组合，形成关系组合，其中上述关系组合可以包含两个关系，也可以包含三个关系等，对于关系组合的形式不做限定。
S202、判断至少一个关系组合是否与预设的有效关系组合匹配，获取与有效关系组合匹配的目标关系组合；其中，有效关系组合为能够形成画布的基本关系条件。
然后，计算机设备判断上述关系组合中，是否存在与预设的有效关系组合匹配的关系组合，然后将与有效关系组合匹配的关系组合确定为目标关系组合，计算机设备可以根据上述目标关系组合形成画布。
可选地，有效关系组合包括两个共线关系的组合、一个共线关系和一个平行关系的组合、一个共线关系和一个附加连接关系的组合、一个平行关系和两个附加连接关系的组合、两个平行关系和一个附加连接关系的组合、三个附加连接关系的组合中至少一种。
例如在一个应用中，上述位置关系可以包括一个平行关系、两个共线关系以及一个附加连接关系，形成的关系组合可以包括：平行关系和共线关系1的组合1，平行关系和共线关系2的组合2，共线关系1和共线关系2的组合3，平行关系、共线关系1和共线关系2的组合4、平行关系与附加连接关系的组合、共线关系1与附加连接关系的组合5、共线关系2与附加连接关系的组合6、平行关系、共线关系1与附加连接关系的组合7、平行关系、共线关系2与附加连接关系的组合8，以及平行关系、两个共线关系与附加连接关系的组合9；将上述9个关系组合与预设的有效关系组合进行匹配，可以确定组合1、组合2与有效关系组合一个共线关系和一个平行关系匹配，组合3与两个共线关系匹配，组合5、组合6与一个共线关系和一个附加连接关系匹配，则目标关系组合为组合1、组合2、组合3、组合5和组合6。
S203、判断目标关系组合是否满足画布形成条件，若是，则根据满足画布形成条件的目标关系组合生成至少一个候选画布。
计算机设备获取目标关系组合后，可以满足形成画布的基本条件，然后再判断上述目标关系组合是否满足该目标关系组合对应的有效关系组合的画布形成条件，若满足，则可以根据该关系组合中涉及的二维笔画中的直线段以及附加连接点，生成一个具有唯一位置信息的候选画布，该候选画布在三维模型中具有确定的位置信息；若不满足，则根据该关系组合中涉及的二维笔画中的直线段以及附加连接点生成的画布不是唯一的，在三维模型中不具有确定的位置信息。
为了使对有效关系组合和画布形成条件的描述更加清楚，下面结合图5进行详细描述。其中，图5中的正方体为待修改的三维模型，其中虚线段表示三维模型的线性特征，虚点线表示二维笔画的直线段，小圆点表示附加连接关系中涉及的连接点。
例如，若有效关系组合为两个共线关系的组合，则画布形成条件为在三维模型中，两个共线关系中涉及的模型边缘分别与两个共线关系中涉及的两个直线段共线，且两个共线关系中涉及的模型边缘在一个平面上。
再例如，若有效关系组合为一个共线关系和一个平行关系的组合，则画布形成条件为在三维模型中，一个共线关系中涉及的模型边缘与一个平行关系中涉及的模型边缘不平行。
再例如，若有效关系组合为一个共线关系和一个附加连接关系的组合，则画布形成条件为在三维模型中，一个附加连接关系中涉及的连接点不在一个共线关系中涉及的模型边缘上，以及，不在一个共线关系中涉及的模型边缘的延长线上。
再例如，若有效关系组合为一个平行关系和两个附加连接关系的组合，则画布形成条件为在三维模型中，两个附加连接关系中涉及的两个连接点不在同一个位置，且连接两个连接点的线段与一个平行关系中涉及的模型边缘不平行。
再例如，若有效关系组合为两个平行关系和一个附加连接关系的组合，则画布形成条件为在三维模型中，两个平行关系中涉及的模型边缘不平行。
再例如，若有效关系组合为三个附加连接关系的组合，则画布形成条件为在三维模型中，三个附加连接关系中涉及的三个连接点不在一条直线上。
上述三维草图的创建方法，通过获取目标关系组合以及该关系组合对应的画布形成条件，计算机设备可以根据每个目标关系组合形成一个在三维模型中具有确定的位置信息候选画布，来获取一组候选画布，极大的缩小了画布的范围，使得用户不再需要从大量的画布中选择合适的画布，从而提升了三维草图的创建效率。
图6为另一个实施例中三维草图的创建方法的流程示意图。本实施例涉及一种计算机设备获取候选画布的能力系数的具体过程，包括：
S301、根据包含的关系式，获取候选画布的共线关系能力Ec。
其中，Si表示二维笔画中的各个直线段，L(Si)表示Si的长度，Sc表示二维笔画中与三维模型的线性特征存在共线关系的直线段的集合，Sc'表示Sc中的直线段反投影到三维模型中的候选画布后，在三维模型所在空间中与线性特征存在共线关系的直线段的集合。计算机设备可以根据包含的关系式，来获取候选画布中保存共线关系的能力。计算机设备既可以直接通过关系式来获取，还可以通过包含该关系式的公式变形来获取，在此不做限定。
S302、根据包含的关系式，获取候选画布的平行关系能力Ep。
其中，Sp表示二维笔画中与三维模型的线性特征存在平行关系的直线段的集合，S'p表示Sp中的直线段反投影到三维模型中的候选画布后，在三维模型所在空间中与线性特征仍然存在平行关系的直线段的集合。计算机设备可以根据包含的关系式，来获取候选画布中保存平行关系的能力。计算机设备既可以直接通过关系式来获取，还可以通过包含该关系式的公式变形来获取，在此不做限定。
S303、根据包含的关系式，获取附加连接关系能力Ea。
其中，|Am|表示在二维笔画所在平面上，附加连接关系对应的连接点中满足预设条件的第一目标连接点的数量，|Am'|表示第一目标连接点反投影到三维模型中的候选画布后，在三维模型所在空间中仍然满足预设条件的第二目标连接点的数量；αm表示满足预设条件的第一目标连接点对应的附加连接关系的权值；m为预设条件v、e、f、s中的任一个，v表示位于三维模型的顶角位置，e表示位于三维模型的模型边缘，f表示位于三维模型的模型表面，s表示位于历史创建的三维草图上。
也就是说，|Av|表示在二维笔画所在平面上，附加连接关系对应的连接点中，位于三维模型的顶角位置的顶角连接点的数量；|A'v|表示上述顶角连接点反投影到三维模型中的候选画布后，在三维模型所在空间中仍然位于三维模型的顶角位置的连接点的数量；αv表示上述顶角位置的连接点对应的附加连接关系的权值；|Ae|表示在二维笔画所在平面上，附加连接关系对应的连接点中，位于三维模型的模型边缘的边缘连接点的数量；|A'e|表示边缘接点反投影到三维模型中的候选画布后，在三维模型所在空间中仍然位于三维模型的模型边缘的连接点的数量；αe表示上述位于三维模型的模型边缘的连接点对应的附加连接关系的权值；|Af|表示在二维笔画所在平面上，附加连接关系对应的连接点中，位于三维模型的模型表面的表面连接点的数量；|A'f|表示上述表面连接点反投影到三维模型中的候选画布后，在三维模型所在空间中仍然位于三维模型的模型表面的连接点的数量；αf表示上述位于三维模型表面的连接点对应的附加连接关系的权值；|As|表示在二维笔画所在平面上，附加连接关系对应的连接点中，位于当前时刻以前创建的三维草图中的草图连接点的数量；|A's|表示上述草图连接点反投影到三维模型中的候选画布后，在三维模型所在空间中仍然位于当前时刻以前创建的三维草图中的连接点的数量；αs表示上述位于三维模型中已创建的草图中的连接点对应的附加连接关系的权值。
具体地，上述附加连接关系中涉及的连接点，可能位于三维模型的顶角位置、模型边缘、模型表面，或者位于已经绘制好的三维草图的部分。计算机设备在二维笔画的平面中获取所有的附加连接关系，例如二维笔画与三维模型的连接点A位于三维模型的顶角位置；然后，将二维笔画反投影到三维模型中的一个候选画布上，如果在三维模型中，上述二维笔画仍然与三维模型连接，且连接点A位于三维模型的一个顶角上，那么计算机设备认为该候选画布保存了连接点A对应的附加连接关系；进一步地，计算机设备可以对不同位置的连接点设置不同的权值，例如，可以取αv＝1.0，αe＝0.6，αf＝0.3，αs＝0.6；如果希望更多关注位于模型边缘位置的连接点对应的附加连接关系是否被候选画布保存，那么，可以增大权值αe。
计算机设备可以根据包含的关系式，来获取候选画布中保存附加连接关系的能力。计算机设备既可以通过关系式来获取，还可以通过包含该关系式的公式变形来获取，在此不做限定。
S304、根据平行关系能力Ep、共线关系能力Ec以及附加连接关系能力Ea，获取至少一个候选画布的能力系数。
计算机设备在获取了候选画布的平行关系能力Ep、共线关系能力Ec以及附加连接关系能力Ea的基础上，可以获取该候选画布的能力系数。可选地，计算机设备可以根据包含ωcEc+ωpEp+ωaEa的关系式，获取至少一个候选画布的能力系数；其中，ωc是指共线关系能力权值，ωp是指平行关系能力权值，ωa是指附加连接关系能力权值，例如，可以取ωc＝2.0，ωp＝1.0，ωa＝2.0，重点关注共线关系以及附加连接关系。计算机设备可以根据关系式E＝ωcEc+ωpEp+ωaEa来获取上述能力系数，还可以根据包含该关系式的变形来获取，在此不做限定。
进一步地，计算机设备可以对各个候选画布的能力系数进行排序，将能力系数最大的候选画布确定为目标画布。
上述三维草图的创建方法，计算机设备通过候选画布的平行关系能力、共线关系能力以及附加连接关系能力来获取能力系数，将保存平行关系、共线关系以及附加连接关系能力最强的候选画布确定为目标画布，使得目标画布更符合用户期望；计算机设备可以直接将二维笔画反投影到能力系数最大的目标画布上，提升了三维草图的创建效率。
在一个实施例中，计算机设备还可以根据至少一个候选画布的能力系数，确定至少两个待显示的画布。
具体地，计算机设备获取的目标画布可能不能满足用户的需求，那么可以根据各个候选画布的能力系数，获取保存各个位置关系以及附加连接关系能力较强的至少两个待显示的画布，例如，计算机设备可以根据能力系数将候选画布排序，然后获取前三个候选画布，将其确定为三个待显示的画布；进一步地，计算机设备可以将上述三个待显示的画布按照顺序浮动在绘制窗口上，使得用户可以直接看到三个能力系数最大的候选画布，然后从上述三个待显示画布中选择满足要求的目标画布。
进一步地，计算机设备可以提供将二维笔画反投影到目标画布上的预览画面，使得用户可以直观地看到三维草图的创建结果，从而可以根据预览结果进一步地确认二维笔画对应的目标画布，也可以根据预览结果提升二维笔画输入的准确度。
上述三维草图的创建方法，计算机设备根据候选画布的能力系数，确定至少两个待显示的画布，使得用户在目标画布不符合要求的情况下，可以从待显示画布中选择其它的画布，更灵活地进行三维草图的创建。
应该理解的是，虽然图2、图4和图6的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2、图4和图6中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图7所示，提供了一种三维草图的创建装置，包括：获取模块10、第一确定模块20、画布生成模块30和第二确定模块40，其中：
获取模块10，用于对待修改的三维模型进行特征提取，获取三维模型的线性特征；其中，线性特征包括三维模型的各个模型边缘和三维模型的各个平面法线。
第一确定模块20，用于对用户输入的二维笔画进行线段处理操作，确定二维笔画的各个直线段。
画布生成模块30，用于获取三维模型的线性特征和二维笔画的各个直线段之间的各个位置关系，并根据各个位置关系和预设的画布形成条件，生成至少一个候选画布。
第二确定模块40，用于获取至少一个候选画布的能力系数，并根据至少一个候选画布的能力系数确定目标画布，并将二维笔画反投影到目标画布上，以得到三维草图；能力系数用于表征至少一个候选画布中保存各个位置关系的能力。
本发明实施例提供的三维草图的创建装置，可以执行上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
关于三维草图的创建装置的具体限定可以参见上文中对于三维草图的创建方法的限定，在此不再赘述。上述三维草图的创建装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，其内部结构图可以如图8所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种三维草图的创建方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图8中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
对待修改的三维模型进行特征提取，获取三维模型的线性特征；其中，线性特征包括三维模型的各个模型边缘和三维模型的各个平面法线；
对用户输入的二维笔画进行线段处理操作，确定二维笔画的各个直线段；
获取三维模型的线性特征和二维笔画的各个直线段之间的各个位置关系，并根据各个位置关系和预设的画布形成条件，生成至少一个候选画布；
获取至少一个候选画布的能力系数，并根据至少一个候选画布的能力系数确定目标画布，并将二维笔画反投影到目标画布上，以得到三维草图；能力系数用于表征至少一个候选画布中保存各个位置关系的能力。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
对待修改的三维模型进行特征提取，获取三维模型的线性特征；其中，线性特征包括三维模型的各个模型边缘和三维模型的各个平面法线；
对用户输入的二维笔画进行线段处理操作，确定二维笔画的各个直线段；
获取三维模型的线性特征和二维笔画的各个直线段之间的各个位置关系，并根据各个位置关系和预设的画布形成条件，生成至少一个候选画布；
获取至少一个候选画布的能力系数，并根据至少一个候选画布的能力系数确定目标画布，并将二维笔画反投影到目标画布上，以得到三维草图；能力系数用于表征至少一个候选画布中保存各个位置关系的能力。
本实施例提供的计算机可读存储介质，其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种三维草图的创建方法，其特征在于，所述方法包括：
对待修改的三维模型进行特征提取，获取所述三维模型的线性特征；其中，所述线性特征包括所述三维模型的各个模型边缘和所述三维模型的各个平面法线；
对用户输入的二维笔画进行线段处理操作，确定所述二维笔画的各个直线段；
获取所述三维模型的线性特征和所述二维笔画的各个直线段之间的各个位置关系，并根据所述各个位置关系和预设的画布形成条件，生成至少一个候选画布；
获取所述至少一个候选画布的能力系数，并根据所述至少一个候选画布的能力系数确定目标画布，并将所述二维笔画反投影到所述目标画布上，以得到三维草图；所述能力系数用于表征所述至少一个候选画布中保存所述各个位置关系的能力。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述获取所述三维模型的线性特征和所述二维笔画的各个直线段之间的各个位置关系，包括：
通过对所述线性特征的方向与所述二维笔画的直线段的方向进行比较，获取所述三维模型的线性特征和所述二维笔画的直线段之间的共线关系和平行关系；其中，所述共线关系用于表征将所述三维模型投影至所述二维笔画所在的平面时，与所述二维笔画之间共线；所述平行关系用于表征将所述三维模型投影至所述二维笔画所在的平面时，与所述二维笔画之间平行。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述三维模型与所述二维笔画的附加连接关系；其中，所述附加连接关系用于表征将所述三维模型投影至所述二维笔画所在的平面时，与所述二维笔画之间的连接；
相应的，所述根据所述位置关系和预设的画布形成条件，生成至少一个候选画布，包括：
根据所述各个位置关系、所述附加连接关系和预设的画布形成条件，生成至少一个候选画布。
4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，根据所述位置关系、所述附加连接关系和预设的画布形成条件，生成至少一个候选画布，包括：
获取所述各个位置关系和所述附加连接关系形成的至少一个关系组合；其中，所述关系组合中包括至少两个关系；
判断所述至少一个关系组合是否与预设的有效关系组合匹配，获取与所述有效关系组合匹配的目标关系组合；其中，所述有效关系组合为能够形成画布的基本关系条件；
判断所述目标关系组合是否满足所述画布形成条件，若是，则根据满足所述画布形成条件的目标关系组合生成至少一个候选画布。
5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述有效关系组合包括两个共线关系的组合、一个共线关系和一个平行关系的组合、一个共线关系和一个附加连接关系的组合、一个平行关系和两个附加连接关系的组合、两个平行关系和一个附加连接关系的组合、三个附加连接关系的组合中至少一种。
6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，若所述有效关系组合为两个共线关系的组合，则所述画布形成条件为在所述三维模型中，所述两个共线关系中涉及的模型边缘分别与所述两个共线关系中涉及的两个直线段共线，且所述两个共线关系中涉及的模型边缘在一个平面上；
或者，
若所述有效关系组合为一个共线关系和一个平行关系的组合，则所述画布形成条件为在所述三维模型中，所述一个共线关系中涉及的模型边缘与所述一个平行关系中涉及的模型边缘不平行；
或者，
若所述有效关系组合为一个共线关系和一个附加连接关系的组合，则所述画布形成条件为在所述三维模型中，所述一个附加连接关系中涉及的连接点不在所述一个共线关系中涉及的模型边缘上，以及，不在所述一个共线关系中涉及的模型边缘的延长线上；
或者，
若所述有效关系组合为一个平行关系和两个附加连接关系的组合，则所述画布形成条件为在所述三维模型中，所述两个附加连接关系中涉及的两个连接点不在同一个位置，且连接所述两个连接点的线段与所述一个平行关系中涉及的模型边缘不平行；
或者，
若所述有效关系组合为两个平行关系和一个附加连接关系的组合，则所述画布形成条件为在所述三维模型中，所述两个平行关系中涉及的模型边缘不平行；
或者，
若所述有效关系组合为三个附加连接关系的组合，则所述画布形成条件为在所述三维模型中，所述三个附加连接关系中涉及的三个连接点不在一条直线上。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述获取所述至少一个候选画布的能力系数，包括：
根据包含的关系式，获取所述候选画布的共线关系能力Ec；
根据包含的关系式，获取所述候选画布的平行关系能力Ep；其中Si表示所述二维笔画中的各个直线段，L(Si)表示所述Si的长度，Sc表示所述二维笔画中与所述三维模型的线性特征存在共线关系的直线段的集合，Sc'表示所述Sc中的直线段反投影到三维模型中的所述候选画布后，在三维模型所在空间中与所述线性特征存在共线关系的直线段的集合，Sp表示所述二维笔画中与所述三维模型的线性特征存在平行关系的直线段的集合，S'p表示所述Sp中的直线段反投影到三维模型中的所述候选画布后，在三维模型所在空间中与所述线性特征仍然存在平行关系的直线段的集合；
根据包含的关系式，获取附加连接关系能力Ea；其中，|Am|表示在二维笔画所在平面上，所述附加连接关系对应的连接点中满足预设条件的第一目标连接点的数量，|Am'|表示所述第一目标连接点反投影到三维模型中的所述候选画布后，在三维模型所在空间中仍然满足预设条件的第二目标连接点的数量；所述αm表示满足预设条件的第一目标连接点对应的附加连接关系的权值；
所述m为所述预设条件v、e、f、s中的任一个，所述v表示位于所述三维模型的顶角位置，所述e表示位于所述三维模型的模型边缘，所述f表示位于所述三维模型的模型表面，所述s表示位于历史创建的三维草图上；
根据包含ωcEc+ωpEp+ωaEa的关系式，获取所述至少一个候选画布的能力系数；其中，ωc是指共线关系能力权值，ωp是指平行关系能力权值，ωa是指附加连接关系能力权值。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述至少一个候选画布的能力系数确定目标画布，包括：
对各个候选画布的能力系数进行排序，将能力系数最大的候选画布确定为所述目标画布。
9.一种三维草图的创建装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于对待修改的三维模型进行特征提取，获取所述三维模型的线性特征；其中，所述线性特征包括所述三维模型的各个模型边缘和所述三维模型的各个平面法线；
第一确定模块，用于对用户输入的二维笔画进行线段处理操作，确定所述二维笔画的各个直线段；
画布生成模块，用于获取所述三维模型的线性特征和所述二维笔画的各个直线段之间的各个位置关系，并根据所述各个位置关系和预设的画布形成条件，生成至少一个候选画布；
第二确定模块，用于获取所述至少一个候选画布的能力系数，并根据所述至少一个候选画布的能力系数确定目标画布，并将所述二维笔画反投影到所述目标画布上，以得到三维草图；所述能力系数用于表征所述至少一个候选画布中保存所述各个位置关系的能力。
10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述方法的步骤。
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