CN110298922B - 一种三维模型简化方法、装置及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维模型简化方法、装置、设备及计算机可读存储介质，该方法包括：获取原三维模型，对原三维模型进行数据采样，得到进行数据采样的各个点为顶点，以及各个顶点的坐标信息和纹理信息；基于由原三维模型中采样的各个顶点的坐标信息及纹理信息进行网格重建，得到对应的网格，将网格进行由三维至二维的参数化映射，得到对应的二维模型，确定各个顶点在二维模型上的坐标信息及纹理信息；基于网格、各个顶点、各个顶点在二维模型上的坐标信息及纹理信息构造新的三维模型为待简化三维模型，对待简化三维模型进行简化。由于本申请用于实现简化的三维模型为包含数据一致性较高的三维模型，因此能够支持较大简化比例的简化。

Description

一种三维模型简化方法、装置及设备

技术领域

本发明涉及计算机图形学技术领域，更具体地说，涉及一种三维模型简化方法、装置、设备及计算机可读存储介质。

背景技术

三维模型是三维仿真的基础，对三维模型进行简化处理是提高三维平台加载、渲染效率的主要方式之一。现有方法一般是对三维模型现有网格顶点、三角格网进行剔除的方式进行简化；这种方法依赖于三维模型的顶点位置和拓扑关系，而由于三维模型的制作方式具有多样化，因此均按照上述方式对不同方式制作的三维模型进行简化，可能会因简化的比例过大导致形态变形、纹理错乱。

综上所述，现有技术中用于实现三维模型简化的技术方案存在简化比例过大导致三维模型的形态变形、纹理错乱的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种三维模型简化方法、装置、设备及计算机可读存储介质，能够解决现有技术中用于实现三维模型简化的技术方案存在的简化比例过大导致三维模型的形态变形、纹理错乱的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种三维模型简化方法，包括：

获取原三维模型，对所述原三维模型进行数据采样，得到进行数据采样的各个点为顶点，以及各个顶点的坐标信息和纹理信息；

基于由所述原三维模型中采样的各个顶点的坐标信息及纹理信息进行网格重建，得到对应的网格，将所述网格进行由三维至二维的参数化映射，得到对应的二维模型，确定各个顶点在所述二维模型上的坐标信息及纹理信息；

基于所述网格、各个顶点、各个顶点在所述二维模型上的坐标信息及纹理信息构造新的三维模型为待简化三维模型，并对所述待简化三维模型进行简化。

优选的，对所述原三维模型进行数据采样，包括：

计算所述原三维模型的包围盒信息，并由所述包围盒信息对应的包围盒的一端向另一端，沿所述包围盒信息对应的包围盒的多个方向对所述原三维模型进行数据采样。

优选的，沿所述包围盒信息对应的包围盒的多个方向对所述原三维模型进行数据采样，包括：

对所述包围盒信息进行显示；

接收外界基于显示的所述包围盒信息输入的数据采样指令，并沿所述包围盒信息对应的包围盒、与所述数据采样指令对应的多个方向对所述原三维模型进行均匀数据采样，实现对所述原三维模型的数据采样。

优选的，计算所述原三维模型的包围盒信息，包括：

计算所述原三维模型的AABB包围盒的包围盒信息。

优选的，基于由所述原三维模型中采样的各个顶点的坐标信息及纹理信息进行网格重建，包括：

利用前沿推进算法基于由所述原三维模型中采样的各个顶点的坐标信息及纹理信息进行网格重建。

优选的，对所述待简化三维模型进行简化，包括：

利用QEM简化技术对所述待简化三维模型进行简化。

优选的，利用QEM简化技术对所述待简化三维模型进行简化之后，还包括：

确定对所述待简化三维模型进行简化后得到的模型为对所述原三维模型进行简化得到的模型，输出完成对所述原三维模型进行简化的操作的提示音，并将对所述待简化三维模型进行简化之后得到的模型进行显示。

一种三维模型简化装置，包括：

采样模块，用于：获取原三维模型，对所述原三维模型进行数据采样，得到进行数据采样的各个点为顶点，以及各个顶点的坐标信息和纹理信息；

确定模块，用于：基于由所述原三维模型中采样的各个顶点的坐标信息及纹理信息进行网格重建，得到对应的网格，将所述网格进行由三维至二维的参数化映射，得到对应的二维模型，确定各个顶点在所述二维模型上的坐标信息及纹理信息；

简化模块，用于：基于所述网格、各个顶点、各个顶点在所述二维模型上的坐标信息及纹理信息构造新的三维模型为待简化三维模型，并对所述待简化三维模型进行简化。

一种三维模型简化设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上任一项所述三维模型简化方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述三维模型简化方法的步骤。

本发明提供的一种三维模型简化方法，包括：获取原三维模型，对所述原三维模型进行数据采样，得到进行数据采样的各个点为顶点，以及各个顶点的坐标信息和纹理信息；基于由所述原三维模型中采样的各个顶点的坐标信息及纹理信息进行网格重建，得到对应的网格，将所述网格进行由三维至二维的参数化映射，得到对应的二维模型，确定各个顶点在所述二维模型上的坐标信息及纹理信息；基于所述网格、各个顶点、各个顶点在所述二维模型上的坐标信息及纹理信息构造新的三维模型为待简化三维模型，并对所述待简化三维模型进行简化。相对于现有技术直接对不同方式制作的原三维模型的网格和纹理进行简化，存在简化比例过大会出现较大变形的问题，本申请通过数据采样、网格重建、模型构造等步骤得到与原三维模型对应的新的三维模型，进而对新的三维模型进行简化，简化所得模型即为对原三维模型进行简化所得模型，由于新的三维模型是通过相同的步骤、即数据采样等重建构建的，因此构建的新的三维模型包含的数据是按照相同的标准得到的，一致性较高，不存在制作方式的多样性，也就不存在现有技术按照同样的方式对不同方式制作的三维模型进行简化时存在的简化比例过大导致三维模型的形态变形、纹理错乱的问题；也即本申请公开的技术方案由于用于实现简化的三维模型为包含数据一致性较高的重新构建的三维模型，因此能够支持较大简化比例的简化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种三维模型简化方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种三维模型简化方法在一种具体实施方式中原三维模型的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种三维模型简化方法在一种具体实施方式中构造的网格的示意图；

图4为本发明实施例提供的一种三维模型简化方法在一种具体实施方式中二维模型的示意图；

图5为本发明实施例提供的一种三维模型简化方法在一种具体实施方式中新的三维模型的示意图；

图6为本发明实施例提供的一种三维模型简化方法基于包围盒信息进行数据采样的方向的示意图；

图7为本发明实施例提供的一种三维模型简化装置的结构示意图。

具体实施方式

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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，其示出了本发明实施例提供的一种三维模型简化方法的流程图，可以包括：

S11：获取原三维模型，对原三维模型进行数据采样，得到进行数据采样的各个点为顶点，以及各个顶点的坐标信息和纹理信息。

本发明实施例提供的一种三维模型简化方法的执行主语可以为对应的三维模型简化装置。需要说明的是，原三维模型即为需要对其进行简化的三维模型，可以是人工通过3Dmax等三维模型制作软件构建得到的，具体来说，原三维模型可以为建筑物、人体等的模型；在确定出需要对其进行简化的原三维模型后，可以对原三维模型进行数据采样，原三维模型上进行数据采样的每个点均称为顶点，通过数据采样可以确定出每个顶点，并得到每个顶点的坐标信息及纹理信息；其中，坐标信息表示对应顶点在原三维模型上的位置，而纹理信息表示对应顶点在原三维模型上的颜色。

S12：基于由原三维模型中采样的各个顶点的坐标信息及纹理信息进行网格重建，得到对应的网格，将网格进行由三维至二维的参数化映射，得到对应的二维模型，确定各个顶点在二维模型上的坐标信息及纹理信息。

获取到各个顶点在原三维模型中的坐标信息及纹理信息后，可以利用各个顶点的坐标信息及纹理信息进行网格重建，得到对应的网格；其中，进行网格重建为进行三维网格的重建，对应得到的网格也为三维网格。然后将三维网格进行由三维至二维的映射可以得到对应的二维模型，其中，得到的二维模型从上往下看就是一张图像或者说一张纹理，而将网格进行由三维到二维的参数化映射与现有技术对应技术方案的实现原理一致，在此不再赘述。在得到二维模型后，每个顶点在二维模型上的位置都是确定的，因此可以由二维模型中确定出各个顶点的坐标信息及纹理信息，此处的坐标信息表示对应顶点在二维模型上的位置，而纹理信息表示对应顶点在二维模型上的颜色，也即本申请中不同位置处的坐标信息及纹理信息的含义相同，区别在于对应不同的模型。

S13：基于网格、各个顶点、各个顶点在二维模型上的坐标信息及纹理信息构造新的三维模型为待简化三维模型，并对待简化三维模型进行简化。

利用步骤S11中的顶点、步骤S12中的网格、步骤S12中各个顶点在二维模型上的坐标信息及纹理信息能够构造出新的三维模型，对该新的三维模型进行简化，简化得到的模型即为原三维模型简化得到的模型，从而实现对原三维模型的简化。其中，由于三维模型包括顶点、网格、各个顶点的坐标信息及纹理信息，因此，本实施例中在得到步骤S11中的顶点、步骤S12中的网格、步骤S12中各个顶点在二维模型上的坐标信息及纹理信息后，即可利用与现有技术中对应技术方案的实现原理一致的技术方案，实现新的三维模型的构造，在此不再对该构造过程进行详细说明。

另外，对待简化三维模型的简化具体为几何简化，也即在保持轮廓和纹理的前提下，进一步简化数据量，从而提高三维平台加载、渲染效率。需要说明的是，在一种具体实施方式中，原三维模型可以如图2所示，构造的网格可以如图3所示，二维模型可以如图4所示，构造的新的三维模型(待简化三维模型)可以如图5所示。

本申请通过数据采样、网格重建、模型构造等步骤得到与原三维模型对应的新的三维模型，进而对新的三维模型进行简化，简化所得模型即为对原三维模型进行简化所得模型，由于新的三维模型是通过相同的步骤、即数据采样等重建构建的，因此构建的新的三维模型包含的数据是按照相同的标准得到的，一致性较高，不存在制作方式的多样性，也就不存在现有技术按照同样的方式对不同方式制作的三维模型进行简化时存在的简化比例过大导致三维模型的形态变形、纹理错乱的问题；也即本申请公开的技术方案由于用于实现简化的三维模型为包含数据一致性较高的重新构建的三维模型，因此能够支持较大简化比例的简化。

另外，待简化三维模型为对原三维模型进行数据采集、网格重建及模型构造等步骤得到的，进而对生成的待简化三维模型进行简化，而不是由原三维模型中减少数据，由于可以根据实际需要控制待简化三维模型的精度，因此能够实现对待简化三维模型的简化。并且试验证明，本申请公开的技术方案能够有效减轻模型数据体量，解决现有技术中存在的问题。

本发明实施例提供的一种三维模型简化方法，对原三维模型进行数据采样，可以包括：

计算原三维模型的包围盒信息，并由包围盒信息对应的包围盒的一端向另一端，沿包围盒信息对应的包围盒的多个方向对原三维模型进行数据采样。

需要说明的是，在对原三维模型进行数据采集时，可以先计算原三维模型的包围盒信息，得到原三维模型的包围盒信息后可以确定出对应的包围盒，进而基于该包围盒信息对应包围盒确定数据采样的方向(或者说角度)，该方向至少为一个；具体来说，进行数据采样可以是由包围盒的一端向另一端，由包围盒的四周沿着多个方向实现的，而包围盒信息对应包围盒可以如图6所示(图中方框)，箭头所指方向即为进行数据采样的方向，从而由包围盒的一端向另一端、沿多个方向对包围盒内的原三维模型进行数据采样。另外，在沿着某个方向进行数据采样时可以是均匀数据采样，也即在对应方向上每间隔预先根据实际需要设定的距离则进行一次数据采样，当然还可以根据实际需要进行设定，均在本发明的保护范围之内。从而通过包围盒信息实现对原三维模型的数据采样，也即先确定出原三维模型所在空间，再对该空间内的原三维模型进行数据采样，便于数据采样步骤的实现。

本发明实施例提供的一种三维模型简化方法，沿包围盒信息对应的包围盒的多个方向对原三维模型进行数据采样，可以包括：

对包围盒信息进行显示；

接收外界基于显示的包围盒信息输入的数据采样指令，并沿包围盒信息对应的包围盒、与数据采样指令对应的多个方向对原三维模型进行均匀数据采样，实现对原三维模型的数据采样。

需要说明的是，进行数据采样的方向可以是由工作人员根据实际需要确定，从而能够使得采集所得数据更加符合实际需求；具体来说，本实施例可以将包围盒信息进行显示，从而使得工作人员可以基于包围盒信息确定进行数据采样的方向并将对应的数据采样指令输入至三维模型简化装置，进而三维模型简化装置按照数据采样指令沿着对应的多个方向实现均匀数据采样，实现对原三维模型的数据采样。

本发明实施例提供的一种三维模型简化方法，计算原三维模型的包围盒信息，可以包括：

计算原三维模型的AABB包围盒的包围盒信息。

需要说明的是，计算包围盒信息的方式有多种，本实施例中选择计算原三维模型的AABB包围盒的包围盒信息，这种方式计算简单且计算速度较快，因此能够使得本实施例实现包围盒信息计算时也具有对应的优点。

本发明实施例提供的一种三维模型简化方法，基于由原三维模型中采样的各个顶点的坐标信息及纹理信息进行网格重建，可以包括：

利用前沿推进算法基于由原三维模型中采样的各个顶点的坐标信息及纹理信息进行网格重建。

需要说明的是，进行网格重建可以基于任何现有技术中对应技术方案或者新的技术方案实现，本实施例中优点利用前沿推进算法实现网格重建，由于这种网格重建的算法具有效率高、网格质量高的特点，因此本发明利用这种算法实现网格重建也具有对应的优点。

本发明实施例提供的一种三维模型简化方法，对待简化三维模型进行简化，可以包括：

利用QEM简化技术对待简化三维模型进行简化。

需要说明的是，对待简化三维模型的简化可以基于任何现有技术中对应技术方案或者新的技术方案实现，本实施例中优选利用QEM(Quadric Error Mactrics，二次误差测度)简化技术实现对待简化三维模型的简化，由于这种简化技术具有高效率、高质量及高通用性的特点，因此本发明的三维模型简化方法利用这种简化技术实现三维模型的简化也具有对应的优点。

本发明实施例提供的一种三维模型简化方法，利用QEM简化技术对待简化三维模型进行简化之后，还可以包括：

确定对待简化三维模型进行简化后得到的模型为对原三维模型进行简化得到的模型，输出完成对原三维模型进行简化的操作的提示音，并将对待简化三维模型进行简化之后得到的模型进行显示。

对待简化三维模型进行简化得到的模型即为对原三维模型进行简化得到的模型，为了使得工作人员及时获知模型简化情况并实现对应的操作，本实施例在完成对待简化三维模型的简化后，会输出完成该简化的提示音，提示音可以包括“简化完成”等内容的语音或者其他特定音乐等，具体可以根据实际需要进行设定；并且对待简化三维模型简化之后得到的模型进行显示，方便了工作人员对简化所得模型的查看等操作。

本发明实施例还提供了一种三维模型简化装置，如图7所示，可以包括：

采样模块11，用于：获取原三维模型，对原三维模型进行数据采样，得到进行数据采样的各个点为顶点，以及各个顶点的坐标信息和纹理信息；

确定模块12，用于：基于由原三维模型中采样的各个顶点的坐标信息及纹理信息进行网格重建，得到对应的网格，将网格进行由三维至二维的参数化映射，得到对应的二维模型，确定各个顶点在二维模型上的坐标信息及纹理信息；

简化模块13，用于：基于网格、各个顶点、各个顶点在二维模型上的坐标信息及纹理信息构造新的三维模型为待简化三维模型，并对待简化三维模型进行简化。

本发明实施例提供的一种三维模型简化装置，采样模块可以包括：

采样单元，用于：计算原三维模型的包围盒信息，并由包围盒信息对应的包围盒的一端向另一端，沿包围盒信息对应的包围盒的多个方向对原三维模型进行数据采样。

本发明实施例提供的一种三维模型简化装置，采样单元可以包括：

采样子单元，用于：对包围盒信息进行显示；接收外界基于显示的包围盒信息输入的数据采样指令，并沿包围盒信息对应的包围盒、与数据采样指令对应的多个方向对原三维模型进行均匀数据采样，实现对原三维模型的数据采样。

本发明实施例提供的一种三维模型简化装置，采样单元可以包括：

计算子单元，用于：计算原三维模型的AABB包围盒的包围盒信息。

本发明实施例提供的一种三维模型简化装置，确定模块可以包括：

网格重建单元，用于：利用前沿推进算法基于由原三维模型中采样的各个顶点的坐标信息及纹理信息进行网格重建。

本发明实施例提供的一种三维模型简化装置，简化模块可以包括：

简化单元，用于：利用QEM简化技术对待简化三维模型进行简化。

本发明实施例提供的一种三维模型简化装置，还可以包括：

输出模块，用于：利用QEM简化技术对待简化三维模型进行简化之后，确定对待简化三维模型进行简化后得到的模型为对原三维模型进行简化得到的模型，输出完成对原三维模型进行简化的操作的提示音，并将对待简化三维模型进行简化之后得到的模型进行显示。

本发明实施例还提供了一种三维模型简化设备，可以包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行计算机程序时实现如上任一项三维模型简化方法的步骤。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时可以实现如上任一项三维模型简化方法的步骤。

需要说明的是，本发明实施例提供的一种三维模型简化装置、设备及计算机可读存储介质中相关部分的说明请参见本发明实施例提供的一种三维模型简化方法中对应部分的详细说明，在此不再赘述。另外本发明实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域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)

1.一种三维模型简化方法，其特征在于，包括：

获取原三维模型，对所述原三维模型进行数据采样，得到进行数据采样的各个点为顶点，以及各个顶点的坐标信息和纹理信息；

基于由所述原三维模型中采样的各个顶点的坐标信息及纹理信息进行网格重建，得到对应的网格，将所述网格进行由三维至二维的参数化映射，得到对应的二维模型，确定各个顶点在所述二维模型上的坐标信息及纹理信息；

基于所述网格、各个顶点、各个顶点在所述二维模型上的坐标信息及纹理信息构造新的三维模型为待简化三维模型，并对所述待简化三维模型进行简化；

其中，对所述原三维模型进行数据采样，包括：

计算所述原三维模型的包围盒信息，并由所述包围盒信息对应的包围盒的一端向另一端，沿所述包围盒信息对应的包围盒的多个方向对所述原三维模型进行数据采样。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，沿所述包围盒信息对应的包围盒的多个方向对所述原三维模型进行数据采样，包括：

对所述包围盒信息进行显示；

接收外界基于显示的所述包围盒信息输入的数据采样指令，并沿所述包围盒信息对应的包围盒、与所述数据采样指令对应的多个方向对所述原三维模型进行均匀数据采样。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，计算所述原三维模型的包围盒信息，包括：

计算所述原三维模型的AABB包围盒的包围盒信息。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于由所述原三维模型中采样的各个顶点的坐标信息及纹理信息进行网格重建，包括：

利用前沿推进算法基于由所述原三维模型中采样的各个顶点的坐标信息及纹理信息进行网格重建。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，对所述待简化三维模型进行简化，包括：

利用QEM简化技术对所述待简化三维模型进行简化。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，利用QEM简化技术对所述待简化三维模型进行简化之后，还包括：

确定对所述待简化三维模型进行简化后得到的模型为对所述原三维模型进行简化得到的模型，输出完成对所述原三维模型进行简化的操作的提示音，并将对所述待简化三维模型进行简化之后得到的模型进行显示。

7.一种三维模型简化装置，其特征在于，包括：

采样模块，用于：获取原三维模型，对所述原三维模型进行数据采样，得到进行数据采样的各个点为顶点，以及各个顶点的坐标信息和纹理信息；

确定模块，用于：基于由所述原三维模型中采样的各个顶点的坐标信息及纹理信息进行网格重建，得到对应的网格，将所述网格进行由三维至二维的参数化映射，得到对应的二维模型，确定各个顶点在所述二维模型上的坐标信息及纹理信息；

简化模块，用于：基于所述网格、各个顶点、各个顶点在所述二维模型上的坐标信息及纹理信息构造新的三维模型为待简化三维模型，并对所述待简化三维模型进行简化；

其中，所述采样模块，具体用于：计算所述原三维模型的包围盒信息，并由所述包围盒信息对应的包围盒的一端向另一端，沿所述包围盒信息对应的包围盒的多个方向对所述原三维模型进行数据采样。

8.一种三维模型简化设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述三维模型简化方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述三维模型简化方法的步骤。

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