CN113870406A

CN113870406A - 一种自由造型模型制作和材质刷帖方法及可读存储介质

Info

Publication number: CN113870406A
Application number: CN202111148756.7A
Authority: CN
Inventors: 丁伟
Original assignee: Luoyang Zhongzhi Software Technology Co ltd
Current assignee: Luoyang Zhongzhi Software Technology Co ltd
Priority date: 2021-09-29
Filing date: 2021-09-29
Publication date: 2021-12-31

Abstract

本发明涉及一种自由造型模型制作和材质刷帖方法及可读存储介质，该方法包括：采集三维模型数据；根据三维模型数据之间的映射关系和材质纹理信息，构建基础模型；利用基础模型构建目标模型；更新目标模型中的uv数据；根据uv数据确定uv纹理坐标图；利用uv纹理坐标图对目标模型进行贴图，得到最终模型。本申请提供的技术方案，可以简单、快捷、高效的完成复杂模型的制作，实用性强，结构清晰，易于上手。

Description

一种自由造型模型制作和材质刷帖方法及可读存储介质

技术领域

本发明属于建模技术领域，具体涉及一种自由造型模型制作和材质刷帖方法及可读存储介质。

背景技术

随着社会的发展，人们对专业性异形建模工具的需求越来越迫切，对各种构筑物模型的要求也希望其更加贴近于现实，近些年城市建筑外形都趋向于一种抽象的异形结构，且各种雕塑、小品等颇具创意的艺术品充斥其中。自由造型模型制作和自由造型材质刷帖主要是针对异形建筑和异形构筑物的创建以及赋予其更具有真实性的贴图，满足设计的需求。

目前的相关技术包括：3d max：使用可堆叠的建模步骤，增强的样条线工具，以多种直观的方式创建几何体，并使用多种修改器调整模型结构，结合展开uv工具，使制作模型有非常大的弹性和可塑性；maya：通过构建和重新定形多个简单的曲面生成曲面模型，结合右键热盒命令，调整模型形状，赋予模型贴图，完成复杂模型的制作。但上述技术存在以下问题：

1、片面追求软件的涉及范围，导致功能繁多冗杂，做异形建筑时，往往需要在好几个命令面板切换寻找命令。

2、操作逻辑单一，有的软件强调使用各种修改器，有的软件强调使用右键热盒命令，有的软件强调依靠参数，不能根据命令的特点选择合适的操作逻辑。

3、对于异形构筑物绘制三维模型在二维的纹理坐标，无法做到和其他调整贴图的功能模块共存，同时调整贴图纹理，并累加效果，实用性差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种自由造型模型制作和材质刷帖方法及可读存储介质，以解决现有技术中操作逻辑单一和贴图功能实用性差的问题。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种自由造型模型制作和材质刷帖方法，所述方法包括：

采集三维模型数据；

根据所述三维模型数据之间的映射关系和材质纹理信息，构建基础模型；

利用所述基础模型构建目标模型；

更新所述目标模型中的uv数据；

根据所述uv数据确定uv纹理坐标图；

利用所述uv纹理坐标图对所述目标模型进行贴图，得到最终模型。

进一步的，所述三维模型数据包括：

点集数据、线集数据和面集数据。

进一步的，所述更新所述目标模型中的uv数据，包括：

利用预设映射方法将所述目标模型中的uv数据重新映射到uv空间，并将所述目标模型中的数据排布到0-1的区域内，得到更新后的uv数据。

进一步的，所述预设映射方法包括以下至少一种：

自动映射、平面映射、球面映射和圆柱映射。

进一步的，所述根据所述uv数据确定uv纹理坐标图，包括：

将所述更新后的uv数据依次进行剪切、缝合和展开，得到uv壳数据；

利用Least Squares Conformal Maps方法计算每个所述uv壳数据的最大包围框的面积，并根据面积的大小对所述uv壳数据进行排序；

将排序后的所述uv壳数据在uv空间中的u坐标轴方向进行排布，如果所述uv壳数据排布的总宽度大于1，则将超出的所述uv壳数据平移到下一行，依次类推，直至将所有的所述uv壳数据排布完成；

利用Least Squares Conformal Maps方法更新每个所述uv壳数据的最大包围框的数据；其中，最大包围框的数据包括：宽度、高度、最大点和最小点；

将所述uv壳数据按照所述最大包围框的数据进行缩放平移处理，并将所述uv壳数据放置于与其对应的最大包围框所在的目标区域，得到所述uv纹理坐标图。

进一步的，所述利用所述uv纹理坐标图对所述目标模型进行贴图，得到最终模型，包括：

将所述纹理坐标图以图片格式导出，得到中间图片；

根据目标对象将所述中间图片进行修改，得到最终图片；

利用所述最终图片对所述目标模型进行贴图，得到最终模型。

根据本申请实施例的第二方面，提供一种可读存储介质，其上存储有可执行程序，所述可执行程序被处理器执行时实现上述的自由造型模型制作方法的步骤。

本发明采用以上技术方案，能够达到的有益效果包括：通过采集三维模型数据，根据三维模型数据之间的映射关系和材质纹理信息，构建基础模型，利用基础模型构建目标模型，更新目标模型中的uv数据，根据uv数据确定uv纹理坐标图，利用uv纹理坐标图对目标模型进行贴图，得到最终模型，可以简单、快捷、高效的完成复杂模型的制作，实用性强，结构清晰，易于上手。

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是根据一示例性实施例示出的一种自由造型模型制作和材质刷帖方法的流程图；

图2是根据一示例性实施例示出的自动映射方法的示意图；

图3是根据一示例性实施例示出的球面映射方法的示意图；

图4是根据一示例性实施例示出的是一种自由造型模型制作和材质刷帖装置的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

图1是根据一示例性实施例示出的一种自由造型模型制作和材质刷帖方法的流程图，如图1所示，该方法可以但不限于用于终端中，包括以下步骤：

步骤101：采集三维模型数据；

步骤102：根据三维模型数据之间的映射关系和材质纹理信息，构建基础模型；

步骤103：利用基础模型构建目标模型；

步骤104：更新目标模型中的uv数据；

步骤105：根据uv数据确定uv纹理坐标图；

步骤106：利用uv纹理坐标图对目标模型进行贴图，得到最终模型。

本发明实施例提供的一种自由造型模型制作和材质刷帖方法，通过采集三维模型数据，根据三维模型数据之间的映射关系和材质纹理信息，构建基础模型，利用基础模型构建目标模型，更新目标模型中的uv数据，根据uv数据确定uv纹理坐标图，利用uv纹理坐标图对目标模型进行贴图，得到最终模型，可以简单、快捷、高效的完成复杂模型的制作，实用性强，结构清晰，易于上手。

进一步的，三维模型数据包括：

点集数据、线集数据和面集数据。

一些可选的实施例中，可以但不限于将三维模型数据存储于不同的数据结构中，并构建出对应的数据之间的关连关系，为之后索引操作提供接口。

需要说明的是，基本的几何数据结构以及点集、线集、面集之间的映射关系，即点集被哪些线集所引用，线集被哪些面集所引用，哪些关联面集组成了独立的部分。结合材质纹理信息来创建出可编辑几何模型(即基础模型，例如，长方体、正方体、圆锥体等等)，将模型数据通过一定的规则转换为可以在场景中渲染显示的实体数据，同时几何模型(即基础模型)还提供出用于操作的接口，构建复杂多变的实体结构(即目标模型)。

进一步的，步骤104更新所述目标模型中的uv数据，包括：

需要说明的是，将基础模型中的数据排布到0-1的区域内时，不能相互重叠。

可以理解的是，uv数据指的是在模型展开界面里的一片片曲面，每一个新建的模型都有默认的uv布局图(纹理坐标图)，uv布局图是由一个个uv壳组成的。

进一步的，预设映射方法包括以下至少一种：

自动映射、平面映射、球面映射和圆柱映射。

一些实施例中，自动映射方法为：首先构造投影面，如图2所示，构造的方法是通过正多面体原则构造图形，然后将三维模型置于选择的正多面体映射空间中，然后将每个顶点数据投影到对应的投影平面上，并根据投影平面将数据进行分组。

一些实施例中，平面映射方法为：原理同自动映射，只是投影平面为固定的x,y,z轴平面。

一些实施例中，球面映射方法为：如图3所示，做三维模型的外接球，然后将模型数据每个顶点与球心的连线的延长线与球面进行求交，然后球面上的点都满足如图所示的球面方程

通过球面方程计算出图中右侧平面的uv坐标，具体转化方程推导如下：

三维球体的半径为r,水平转动角度为h([0，2PI])，上下转动角度为p([-PI/2，PI/2])，所以球面上一点的三维坐标sphere(x,y,z)＝(r*cosp*cosh,r*cosp*sinh,r*sinp)；

反向变换有p＝arcsin(z/r)，h＝arctan(y/x)。当把p对应到纹理的V方向，把H对应到纹理的U方向，UV的范围都是[0,1]。在知道球面坐标x、y，z和半径r以后，球面点对应的纹理坐标就是V＝arcsin(z/r)/PI+0.5，U＝arctan(y/x)/2/PI。

一些实施例中，圆柱映射方法为：同球面映射原理，只是圆柱使用的是圆柱的坐标系，圆柱的坐标系方程为x＝rcos(2*pi*u),y＝rsin(2*pi*u),z＝v/h，其中u与轴角相关，v与圆柱的高度相关。

进一步的，步骤105根据所述uv数据确定uv纹理坐标图，包括：

步骤1051：需要说明的是，本发明实施例中涉及的“剪切、缝合和展开”方式，是本领域技术人员所熟知的，因此，其具体实现方式不做过多描述；

步骤1052：利用Least Squares Conformal Maps方法计算每个uv壳数据的最大包围框的面积，并根据面积的大小对uv壳数据进行排序；

需要说明的是，本发明实施例中涉及的“利用Least Squares Conformal Maps方法计算每个uv壳数据的最大包围框的面积”方式，是本领域技术人员所熟知的，因此，其具体实现方式不做过多描述。

一些实施例中，可以但不限于根据面积的大小对uv壳数据进行升序或降序形式的排序；

步骤1053：将排序后的uv壳数据在uv空间中的u坐标轴方向进行排布，如果uv壳数据排布的总宽度大于1，则将超出的uv壳数据平移到下一行，依次类推，直至将所有的uv壳数据排布完成；

可以理解的是，将uv壳数据在uv空间中的u坐标轴方向进行排布时，需要均匀排布；

步骤1054：利用Least Squares Conformal Maps方法更新每个uv壳数据的最大包围框的数据；其中，最大包围框的数据包括：宽度、高度、最大点和最小点；

步骤1055：将uv壳数据按照最大包围框的数据进行缩放平移处理，并将uv壳数据放置于与其对应的最大包围框所在的目标区域，得到uv纹理坐标图。

需要说明的是，本发明实施例中涉及的“利用Least Squares Conformal Maps方法更新每个uv壳数据的最大包围框的数据”方式，是本领域技术人员所熟知的，因此，其具体实现方式不做过多描述。

进一步的，步骤106利用uv纹理坐标图对目标模型进行贴图，得到最终模型，包括：

步骤1051：将纹理坐标图以图片格式导出，得到中间图片；

一些实施例中，可以但不限于通过快照命令导出图片格式的文件(即中间图片)；

步骤1052：根据目标对象将中间图片进行修改，得到最终图片；

具体的，可以但不限于通过将中间图片导入PS等图像处理软件，参照纹理坐标图画出合适的图案，完成后把图案另存成图片，即最终图片；

步骤1053：利用最终图片对目标模型进行贴图，得到最终模型。

一些实施例中，可以但不限于通过把最终图片添加到cityplan的模态刷帖中，赋予目标模型，从而得到完整的模型，即最终模型。

本发明实施例提供的一种自由造型模型制作和材质刷帖方法，实现了人性化设计，把模块化做到了极致，集中了异形构筑物建模所需要的各种常用功能，这些功能按照其用途，分别放入点、线、面、元、体中，逻辑清晰操作方便，辅助于约束、状态命令使建模更加方便快捷。展开模型功能突破了模块之间的限制，使其它调整纹理坐标的模块可以和模型展开同时操作纹理坐标且效果叠加，从而对纹理坐标的微调更加得心应手，一些细节也更容易做到。最终做到功能模块适合各种人群简单易上手，使设计者能够在更短的时间内制作模型，并且具有强大的艺术控制能力和可塑性，能够根据需要随心所欲的设计自己想要的造型。

本发明实施例提供的一种自由造型模型制作和材质刷帖方法，在绘制三维模型在二维的纹理坐标时，模型展开可以和其他调整贴图的功能结合使用，两个界面可以共存，效果可以叠加从而共同调整纹理坐标。

本发明实施例提供的一种自由造型模型制作和材质刷帖方法，通过参数化建模，构建出基本的模型形体，再通过输入参数、功能模块调整模型细节，并通过功能和状态、约束结合的方法形成组合命令来优化建模效率，整个过程均可以在自由造型模块上完成。对于复杂构筑物，通过模型展开创建出三维模型在二维的纹理坐标，然后通过剪切缝合，把曲面切割成符合要求的壳，最后把壳展平排列在一定范围内，导出图片在上面画材质然后赋予模型上，再检查材质是否需要微调，结合模型展开与软件其它材质工具微调纹理坐标，从而简单、快捷、高效的完成复杂模型的制作，模型展开的过程类似于把正方形的纸盒子剪开，平铺在地面上。

为配合实现上述实施例提供的一种自由造型模型制作和材质刷帖方法，本发明实施例提供一种自由造型模型制作和材质刷帖装置，参照图4，该装置包括：

采集模块，用于采集三维模型数据；

第一构建模块，用于根据三维模型数据之间的映射关系和材质纹理信息，构建基础模型；

第二构建模块，用于利用所述基础模型构建目标模型；

更新模块，用于更新所述目标模型中的uv数据；

确定模块，用于根据uv数据确定uv纹理坐标图；

贴图模块，用于利用uv纹理坐标图对目标模型进行贴图，得到最终模型。

进一步的，三维模型数据包括：

点集数据、线集数据和面集数据。

进一步的，更新模块，具体用于：

进一步的，预设映射方法包括以下至少一种：

自动映射、平面映射、球面映射和圆柱映射。

进一步的，确定模块，具体用于：

利用Least Squares Conformal Maps方法计算每个uv壳数据的最大包围框的面积，并根据面积的大小对uv壳数据进行排序；

将排序后的uv壳数据在uv空间中的u坐标轴方向进行排布，如果uv壳数据排布的总宽度大于1，则将超出的uv壳数据平移到下一行，依次类推，直至将所有的uv壳数据排布完成；

利用Least Squares Conformal Maps方法更新每个uv壳数据的最大包围框的数据；其中，最大包围框的数据包括：宽度、高度、最大点和最小点；

将uv壳数据按照最大包围框的数据进行缩放平移处理，并将uv壳数据放置于与其对应的最大包围框所在的目标区域，得到uv纹理坐标图。

进一步的，贴图模块，具体用于：

将纹理坐标图以图片格式导出，得到中间图片；

根据目标对象将中间图片进行修改，得到最终图片；

利用最终图片对目标模型进行贴图，得到最终模型。

本发明实施例提供的一种自由造型模型制作和材质刷帖装置，通过采集模块采集三维模型数据，第一构建模块根据三维模型数据之间的映射关系和材质纹理信息，构建基础模型，第二构建模块利用所述基础模型构建目标模型，更新模块更新所述目标模型中的uv数据，确定模块根据uv数据确定uv纹理坐标图，贴图模块利用uv纹理坐标图对目标模型进行贴图，得到最终模型，可以简单、快捷、高效的完成复杂模型的制作，实用性强，结构清晰，易于上手。

可以理解的是，上述提供的装置实施例与上述的方法实施例对应，相应的具体内容可以相互参考，在此不再赘述。

本发明实施例还提供一种可读存储介质，其上存储有可执行程序，该可执行程序被处理器执行时实现上述实施例提供的自由造型模型制作方法的步骤。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令方法的制造品，该指令方法实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种自由造型模型制作和材质刷帖方法，其特征在于，所述方法包括：

采集三维模型数据；

利用所述基础模型构建目标模型；

更新所述目标模型中的uv数据；

根据所述uv数据确定uv纹理坐标图；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三维模型数据包括：

点集数据、线集数据和面集数据。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述更新所述目标模型中的uv数据，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设映射方法包括以下至少一种：

自动映射、平面映射、球面映射和圆柱映射。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述uv数据确定uv纹理坐标图，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述uv纹理坐标图对所述目标模型进行贴图，得到最终模型，包括：

将所述纹理坐标图以图片格式导出，得到中间图片；

根据目标对象将所述中间图片进行修改，得到最终图片；

7.一种可读存储介质，其上存储有可执行程序，其特征在于，所述可执行程序被处理器执行时实现权利要求1-6中任一项所述的自由造型模型制作方法的步骤。