CN115564923A - 三维模型的处理方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维模型的处理方法、装置、电子设备及存储介质。其中，三维模型的处理方法包括：获取三维模型和网格参数，三维模型基于三维物体建模得到；对三维模型进行划分得到线性四面体网格，其中，线性四面体网格包括多个线性四面体单元；根据网格参数和线性四面体网格构建初始高阶四面体网格，其中，初始高阶四面体网格包括多个高阶四面体单元；对初始高阶四面体网格进行特征检测确定几何特征；根据几何特征对初始高阶四面体网格进行拟合处理得到目标高阶四面体网格。本发明解决了在对三维模型进行高阶四面体网格划分时，在曲率较大的位置可能会划分失效的技术问题。

Description

三维模型的处理方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，具体而言，涉及一种三维模型的处理方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

在对三维模型网格进行网格划分的处理过程中，对于三维模型中存在的高度弯曲的区域，使用具有曲边单元的高阶网格往往比使用线性网格具有更高的灵活性。然而在复杂几何区域使用高阶网格的关键问题在于开发一种高效且具有鲁棒性的高阶网格划分方法。

高阶网格划分方法主要需要处理两个问题，即首先高阶网格必须精确的表达几何模型的特征，其次是构造出来的高阶单元必须有效并且拥有较高的精度。当前的高阶四面体网格划分方法在曲率较大的位置可能会失效，难以在保证高阶网格有效的情况下准确的捕捉模型的几何特征。

发明内容

本发明实施例提供了一种三维模型的处理方法、装置、电子设备及存储介质，以至少解决在对三维模型进行高阶四面体网格划分时，在曲率较大的位置可能会划分失效的技术问题。

根据本发明其中一实施例，提供了一种三维模型的处理方法，包括：

获取三维模型和网格参数，三维模型基于三维物体建模得到；对三维模型进行划分得到线性四面体网格，其中，线性四面体网格包括多个线性四面体单元；根据网格参数和线性四面体网格构建初始高阶四面体网格，其中，初始高阶四面体网格包括多个高阶四面体单元；对初始高阶四面体网格进行特征检测确定几何特征；根据几何特征对初始高阶四面体网格进行拟合处理得到目标高阶四面体网格。

可选的，对三维模型进行网格划分得到线性四面体网格包括：对三维模型进行划分得到第一四面体网格；对第一四面体网格进行优化操作得到线性四面体网格，其中，优化操作至少包括边翻转、面翻转、边删除、面删除、点插入和点删除。

可选的，根据网格参数和线性四面体网格构建初始高阶四面体网格包括：根据网格参数确定线性四面体单元的目标阶数；根据目标阶数向线性四面体单元插入节点得到高阶四面体单元；根据高阶四面体单元确定初始高阶四面体网格。

可选的，对初始高阶四面体网格进行特征检测确定几何特征包括：获取初始高阶四面体网格的网格点的特征值；根据特征值将网格点分为角点、脊点和平面点；根据角点、脊点和平面点确定几何特征。

可选的，特征值包括第一特征值、第二特征值和第三特征值；根据特征值将初始高阶四面体网格的网格点分为角点、脊点和平面点包括：若网格点的第一特征值、第二特征值和第三特征值相等，将网格点标记为角点；若网格点的第一特征值和第二特征值相等，第三特征值大于第二特征值，将网格点标记为脊点；若网格点的第二特征值和第三特征值相等，第一特征值小于第二特征值，将网格点标记为平面点。

可选的，根据几何特征对初始高阶四面体网格进行拟合处理得到目标高阶四面体网格包括：对三维模型的表面进行采样得到三维点集；根据网格点在高阶四面体单元的边上的位置将网格点分为端部网格点和中间网格点；根据三维点集和几何特征，控制中间网格点的移动以对初始高阶四面体网格进行拟合；其中，控制网格点进行移动时需要对中间网格点所在边的端部网格点的标记进行判断，根据端部网格点的标记控制网格点的移动。

可选的，三维模型的处理方法还包括：对目标高阶网格进行拓扑优化和几何优化。

根据本发明其中一实施例，还提供了一种三维模型的处理装置，包括：

获取模块，获取模块用于获取三维模型和网格参数，三维模型基于三维物体建模得到；划分模块，划分模块用于对三维模型进行划分得到线性四面体网格，其中，线性四面体网格包括多个线性四面体单元；构建模块，构建模块用于根据网格参数和线性四面体网格构建初始高阶四面体网格，其中，初始高阶四面体网格包括多个高阶四面体单元；特征检测模块，特征检测模块用于对初始高阶四面体网格进行特征检测确定几何特征；拟合模块，拟合模块用于根据几何特征对初始高阶四面体网格进行拟合处理得到目标高阶四面体网格。

可选的，划分模块还用于对三维模型进行网格划分得到线性四面体网格包括：对三维模型进行划分得到第一四面体网格；对第一四面体网格进行优化操作得到线性四面体网格，其中，优化操作至少包括边翻转、面翻转、边删除、面删除、点插入和点删除。

可选的，构建模块还用于根据网格参数和线性四面体网格构建初始高阶四面体网格包括：根据网格参数确定线性四面体单元的目标阶数；根据目标阶数向线性四面体单元插入节点得到高阶四面体单元；根据高阶四面体单元确定初始高阶四面体网格。

可选的，特征检测模块还用于对初始高阶四面体网格进行特征检测确定几何特征包括：获取初始高阶四面体网格的网格点的特征值；根据特征值将网格点分为角点、脊点和平面点；根据角点、脊点和平面点确定几何特征。

可选的，特征检测模块中的特征值包括第一特征值、第二特征值和第三特征值；特征检测模块还用于根据特征值将初始高阶四面体网格的网格点分为角点、脊点和平面点包括：若网格点的第一特征值、第二特征值和第三特征值相等，将网格点标记为角点；若网格点的第一特征值和第二特征值相等，第三特征值大于第二特征值，将网格点标记为脊点；若网格点的第二特征值和第三特征值相等，第一特征值小于第二特征值，将网格点标记为平面点。

可选的，拟合模块还用于根据几何特征对初始高阶四面体网格进行拟合处理得到目标高阶四面体网格包括：对三维模型的表面进行采样得到三维点集；根据网格点在高阶四面体单元的边上的位置将网格点分为端部网格点和中间网格点；根据三维点集和几何特征，控制中间网格点的移动以对初始高阶四面体网格进行拟合；其中，控制网格点进行移动时需要对中间网格点所在边的端部网格点的标记进行判断，根据端部网格点的标记控制网格点的移动。

可选的，三维模型的处理装置还包括优化模块，优化模块用于对目标高阶网格进行拓扑优化和几何优化。

根据本发明其中一实施例，还提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行上述任一项中的三维模型的处理方法。

根据本发明其中一实施例，还提供了一种非易失性存储介质，非易失性存储介质中存储有计算机程序，其中，计算机程序被设置为在计算机或处理器上运行时，执行上述任一项中的三维模型的处理方法。

在本发明实施例中，首先获取三维模型和网格参数，三维模型基于三维物体建模得到；对三维模型进行划分得到线性四面体网格，其中，线性四面体网格包括多个线性四面体单元；根据网格参数和线性四面体网格构建初始高阶四面体网格，其中，初始高阶四面体网格包括多个高阶四面体单元；对初始高阶四面体网格进行特征检测确定几何特征；根据几何特征对初始高阶四面体网格进行拟合处理得到目标高阶四面体网格。本发明提供的方法，在构建了初始高阶四面体网格后，对高阶四面体网格进行特征检测，根据特征检测得到的几何特征对高阶四面体网格拟合处理得到目标高阶四面体网格，通过特征检测能更好的捕捉三维模型上曲率较大部分的几何特征，解决了在对三维模型进行高阶四面体网格划分时，在曲率较大的位置可能会划分失效的技术问题，进而保证高阶网格有效的情况下准确的捕捉模型的几何特征。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明其中一实施例的三维模型的处理方法的流程图；

图2是根据本发明其中一实施例中的线性四面体示意图；

图3是根据本发明其中一实施例中的高阶四面体示意图；

图4是根据本发明其中一实施例的三维模型的处理方法的流程示意图；

图5是根据本发明其中一实施例的三维模型的处理装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

根据本发明实施例，提供了一种三维模型的处理方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

该方法实施例可以在包含存储器和处理器的电子装置、类似的控制装置或者系统中执行。以电子装置为例，电子装置可以包括一个或多个处理器和用于存储数据的存储器。可选地，上述电子装置还可以包括用于通信功能的通信设备以及显示设备。本领域普通技术人员可以理解，上述结构描述仅为示意，其并不对上述电子装置的结构造成限定。例如，电子装置还可包括比上述结构描述更多或者更少的组件，或者具有与上述结构描述不同的配置。

处理器可以包括一个或多个处理单元。例如：处理器可以包括中央处理器(central processing unit，CPU)、图形处理器(graphics processing unit，GPU)、数字信号处理(digital signal processing，DSP)芯片、微处理器(microcontroller unit，MCU)、可编程逻辑器件(field－programmable gate array，FPGA)、神经网络处理器(neural-network processing unit，NPU)、张量处理器(tensor processing unit， TPU)、人工智能(artificial intelligent，AI)类型处理器等的处理装置。其中，不同的处理单元可以是独立的部件，也可以集成在一个或多个处理器中。在一些实例中，电子装置也可以包括一个或多个处理器。

存储器可用于存储计算机程序，例如存储本发明实施例中的三维模型的处理方法对应的计算机程序，处理器通过运行存储在存储器内的计算机程序，从而实现上述的三维模型的处理方法。存储器可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器可进一步包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至电子装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

通信设备用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括移动终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，通信设备包括一个网络适配器(network interface controller，NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，通信设备可以为射频(radio frequency，RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

显示设备可以例如触摸屏式的液晶显示器(liquid crystal display，LCD)和触摸显示器(也被称为“触摸屏”或“触摸显示屏”)。该液晶显示器可使得用户能够与移动终端的用户界面进行交互。在一些实施例中，上述移动终端具有图形用户界面 (graphicaluser interface，GUI)，用户可以通过触摸触敏表面上的手指接触和/ 或手势来与GUI进行人机交互，此处的人机交互功能可选的包括如下交互：创建网页、绘图、文字处理、制作电子文档、游戏、视频会议、即时通信、收发电子邮件、通话界面、播放数字视频、播放数字音乐和/或网络浏览等、用于执行上述人机交互功能的可执行指令被配置/存储在一个或多个处理器可执行的计算机程序产品或可读存储介质中。

图1是根据本发明实施例的三维模型的处理方法的流程图。如图1所示，三维模型的处理方法方法包括如下步骤：

步骤S101，获取三维模型和网格参数。

其中，三维模型是基于现实世界中的三维物体进行建模得到的。

示例性的，利用三维建模程序对汽车组成工件进行三维建模得到汽车组成工件的三维模型，本方法获取到该工件的三维模型对其进行处理。

步骤S102，对三维模型进行划分得到线性四面体网格。

其中，线性四面体网格包括多个线性四面体单元。即多个线性四面体单元共同构成线性四面体网格。线性四面体单元是分割三维模型得到的四面体，对三维模型进行划分即为将三维模型分为多个小的四面体。

对三维模型进行划分得到线性四面体网格的过程可以采用常用的网格划分工具进行划分，例如Hypermesh软件和ANSYS软件。

步骤S103，根据网格参数和线性四面体网格构建初始高阶四面体网格。

其中，初始高阶四面体网格包括多个高阶四面体单元，网格参数至少包括高阶四面体单元阶数。

需要说明的是，在使用有限单元法时，需要对求解域进行离散化处理，四面体是用于离散化的常用单元类型。一般的线性四面体单元也称为一阶单元，是由四个节点构成。当在线性单元的边、面或四面体内部添加节点时，就将线性单元转变成了高阶单元，使用高阶单元进行有限元求解可以得到更加精确的解。

具体的，高阶四面体单元为初始高阶四面体网格的组成单元，在构建初始高阶四面体网格时，首先需要构建高阶四面体单元。多个高阶四面体单元共同构成初始高阶四面体网格。

步骤S104，对初始高阶四面体网格进行特征检测确定几何特征。

步骤S105，根据几何特征对初始高阶四面体网格进行拟合处理得到目标高阶四面体网格。

拟合过程即对线性四面体单元的边执行弯曲操作，将表面节点拟合到模型边界，从而符合模型的几何形状。拟合后的目标高阶四面体网格准确的表达了三维模型的几何特征。

在本发明实施例中，首先获取三维模型和网格参数，三维模型基于三维物体建模得到；对三维模型进行划分得到线性四面体网格，其中，线性四面体网格包括多个线性四面体单元；根据网格参数和线性四面体网格构建初始高阶四面体网格，其中，初始高阶四面体网格包括多个高阶四面体单元；对初始高阶四面体网格进行特征检测确定几何特征；根据几何特征对初始高阶四面体网格进行拟合处理得到目标高阶四面体网格。本发明提供的方法，在构建了初始高阶四面体网格后，对高阶四面体网格进行特征检测，根据特征检测得到的几何特征对高阶四面体网格拟合处理得到目标高阶四面体网格，通过特征检测能更好的捕捉三维模型上曲率较大部分的几何特征，解决了在对三维模型进行高阶四面体网格划分时，在曲率较大的位置可能会划分失效的技术问题，进而保证高阶网格有效的情况下准确的捕捉模型的几何特征。

可选的，在步骤S102中，对三维模型进行网格划分得到线性四面体网格可以包括如步骤：

步骤S1021，对三维模型进行划分得到第一四面体网格。

步骤S1022，对第一四面体网格进行优化操作得到线性四面体网格，其中，优化操作至少包括边翻转、面翻转、边删除、面删除、点插入和点删除。

具体的，对三维模型进行划分得到的第一四面体网格为初始的线性四面体网格，然后对初始的线性四面体网格进行优化得到高质量的线性四面体网格。高质量的线性四面体网格可以减少高阶四面体网格的生成时间。

可选的，在步骤S103中，根据网格参数和线性四面体网格构建初始高阶四面体网格可以包括如下步骤：

步骤S1031，根据网格参数确定线性四面体单元的目标阶数。

网格参数中，包括预设的线性四面体单元的目标阶数。在构架高阶四面体单元时，首先要确定高阶四面体单元的阶数。

步骤S1032，根据目标阶数向线性四面体单元插入节点得到高阶四面体单元。

具体的，构建高阶四面体单元时，首先根据网格参数中的高阶四面体单元阶数和伯恩斯坦多项式定义一个高阶四面体单元，然后根据高阶四面体单元的定义对每个线性四面体单元进行节点插入将线性四面体单元转换为高阶四面体单元。

根据网格参数中的高阶四面体单元阶数和伯恩斯坦多项式定义一个高阶四面体单元具体包括三个定义步骤：

高阶四面体单元定义步骤一：对于d维空间中的单纯形t内的任一点

都可以由一组(d+1)维的非负向量表示，该非负向量可以表示如下：

需要说明的是，单纯形是代数拓扑中最基本的概念。单纯形是三角形和四面体的一种泛化，一个k维单纯形是指包含(k+1)个节点的凸多面体。

高阶四面体单元定义步骤二：对于任一d维n阶单纯形上的伯恩斯坦多项式，其重心索引i可以定义为一组(d+1)维的非负整数

其中 n即为网格参数中的高阶四面体单元阶数。因此对应的单纯形t上的伯恩斯坦多项式可以定义为：

高阶四面体单元定义步骤三：进一步定义一个d维n阶高阶单纯形x，给定一组伯恩斯坦控制点P＝{p_i∈R^d}，对应的高阶单纯形x可以通过映射

定义，表示如下：

需要说明的是，参照图2和图3，图2为线性四面体200的示意图，图3为高阶四面体300的示意图。线性四面体200即为普通四面体，包括四个面和六条边，每条边有两个端点。高阶四面体300为了能更精确的表示具有复杂形状的模型，在其边、面或内部会有额外的节点，可以通过调整节点来调整高阶四面体300的形状。

步骤S1033，根据高阶四面体单元确定初始高阶四面体网格。

步骤S1032构建出的多个高阶四面体单元为初始高阶四面体网格的组成单位，多个高阶四面体单元共同构成初始高阶四面体网格。

可选的，在步骤S104中，对初始高阶四面体网格进行特征检测确定几何特征可以包括如下步骤：

步骤S1041，获取初始高阶四面体网格的网格点的特征值。

具体的，初始高阶四面体网格中包括多个节点，对于位于三维模型表面的每个节点，判断其所属高阶四面体单元并搜索其相邻高阶四面体单元对应位置的节点，根据上述节点确定一个面片，面片用于识别三维模型的几何特征。在特征检测过程中可以通过修改面片的大小来识别小尺度和大尺度的几何特征。

示例性的，若当前进行处理的表面节点为第一节点，则其对应高阶四面体单元作为第一单元。至少选择两个与第一单元相邻的高阶四面体单元作为第二单元和第三单元，取第二单元和第三单元上的节点作为第二节点和第三节点。基于第一节点、第二节点和第三节点确定第一节点的面片。

在确定位于三维模型表面的节点对应的的面片时，定义当前节点为第i个节点，创建面片P_i＝{f_i1,f_i2,...,f_iρ}，通过生成ρ个面法线的k集合：

来考虑不同的与i节点相邻的高阶四面体单元。

为每个向量

定义协方差矩阵

根据协方差矩阵得到初始高阶四面体网格的网格点的特征值。

步骤S1042，根据特征值将网格点分为角点、脊点和平面点。

角点为在三个方向上都有大变化的点，脊点为在一个方向上有大变化的点，平面点为在两个方向上有大变化的点。

可选的，步骤S1041得到的特征值可以包括包括第一特征值、第二特征值和第三特征值。

在步骤S1042中，根据特征值将初始高阶四面体网格的网格点分为角点、脊点和平面点可以包括如下步骤：

步骤S1042a，若网格点的第一特征值、第二特征值和第三特征值相等，将网格点标记为角点。

步骤S1042b，若网格点的第一特征值和第二特征值相等，第三特征值大于第二特征值，将网格点标记为脊点。

步骤S1042c，若网格点的第二特征值和第三特征值相等，第一特征值小于第二特征值，将网格点标记为平面点。

需要说明的是，步骤S1042a、步骤S1042b和步骤S1042c中的相等指的是近似相等，即两个值之间差值不超过第一预设差值就认定这两个值相等。步骤S1042a、步骤 S1042b和步骤S1042c中的大于和小于是要超过第二预设差值的，即两个数值的差值大于第二预设差值时，认定一个值大于或小于另一个值。

步骤S1043，根据角点、脊点和平面点确定几何特征。

将角点、脊点和和平面点共同作为三维模型的几何特征。

可选的，在步骤S105中，根据几何特征对初始高阶四面体网格进行拟合处理得到目标高阶四面体网格可以包括如下步骤：

步骤S1051，对三维模型的表面进行采样得到三维点集。

步骤S1052，根据网格点在高阶四面体单元的边上的位置将网格点分为端部网格点和中间网格点。

步骤S1053，根据三维点集和几何特征，控制中间网格点的移动以对初始高阶四面体网格进行拟合。

其中，控制网格点进行移动时需要对中间网格点所在边的端部网格点的标记进行判断，根据端部网格点的标记控制网格点的移动。

具体的，对于网格中的一条边e，其中间节点为v_m，两端的节点分别为v_s和v_e，那么对于中间节点v_m，可以通过以下约束来限制v_m的移动范围：如果e的两个端点都是平面点，那么将v_m限制在e的端点的切平面内移动，更具体的说，是将v_m限制在v_s和v_e的切平面的交集内；如果e的一个端点为脊点，另一个为角点或脊点，那么将v_m限制在边e上移动；如果e的一个端点为平面点，一个端点为脊点或角点，那么将v_m限制在以e的两个端点为轴的椭球内，椭球边界不超出边e所在的四面体单元；如果e的两个端点都为角点，那么v_m不允许移动。

对于任意一个高阶四面体单元上的待更新节点x_i，即需要控制移动的中间网格点，在三维点集中搜索与x_i最近的采样点s_i，同时得到采样点s_i所在的切平面，经过这一步的操作之后，获得与待更新节点列表对应的采样点列表，每个对应的点都采用相同的索引方式。

在控制待更新节点x_i移动时，需要调整高阶四面体单元的控制点，将待更新节点列表中的节点向采样点列表中的节点的方向移动。对于任意一个待更新节点x_i，将最小化的目标函数设置为该点与对应的采样点s_i之间的平方误差距离||x_i-s_i||²。通过控制点p_i计算高阶四面体单元上的节点，则整体的平方误差距离，即最小化的目标函数可以表示为：

求解该最小二乘问题可以得到控制点的位置，根据控制点位置进一步计算可以获得对应的待更新节点的目标位置。得到目标位置后，移动待更新节点将待更新节点移动至目标位置完成拟合。

可选的，在本发明的一些实施例中，三维模型的处理方法还包括：对目标高阶四面体网格进行拓扑优化和几何优化。

具体的，对目标高阶四面体网格进行优化前，首先选择衡量高阶四面体单元的质量标准，例如比例雅可比矩阵。对高阶四面体单元执行边删除、面翻转和边收缩操作。如果优化操作改进了网格质量，那么使用优化后的网格替换优化前的目标高阶四面体网格。如果优化操作不能提高目标高阶四面体网格的质量或者对相邻高阶四面体单元的质量产生不良影响，那么将继续使用优化前的目标高阶四面体网格。每次局部拓扑优化方法成功后，都对局部目标高阶四面体网格中的任一节点执行点平滑。在执行拓扑优化和点平滑的过程中，每次操作都会检测高阶四面体单元的有效性，只有保证高阶四面体单元有效时，优化操作才会保留。

参照图4，在本发明的一些实施例中，三维模型的处理方法执行流程包括：首先初始化线性四面体网格，即基于三维模型进行划分得到线性四面体网格。接着根据线性四面体网格构建初始高阶四面体网格，构建初始高阶四面体网格时，需要获取高阶四面体单元阶数。然后根据初始高阶四面体网格确定目标高阶四面体网格。确定目标高阶四面体网格包括特征检测、特征处理和曲面拟合。其中特征检测得到角点、脊点和平面点。特征处理过程中针对四种情况进行不同处理，得到几何特征，根据几何特征对初始高阶四面体网格进行曲面拟合得到目标高阶四面体网格。接着对目标高阶四面体网格进行优化。优化完成后结束三维模型的处理流程，此时通过本实施例的三维模型的处理方法为三维模型构建了一个准确捕捉三维模型几何特征的目标高阶四面体网格。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

在本实施例中还提供了一种三维模型的处理装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的系统较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图5是根据本发明其中一实施例的三维模型的处理装置400的结构框图，如图5 所示，以三维模型的处理装置400进行示例，该装置包括：获取模块201，获取模块 201用于获取三维模型和网格参数，三维模型基于三维物体建模得到；划分模块202，划分模块202用于对三维模型进行划分得到线性四面体网格，其中，线性四面体网格包括多个线性四面体单元；构建模块203，构建模块203用于根据网格参数和线性四面体网格构建初始高阶四面体网格，其中，初始高阶四面体网格包括多个高阶四面体单元；特征检测模块204，特征检测模块204用于对初始高阶四面体网格进行特征检测确定几何特征；拟合模块205，拟合模块205用于根据几何特征对初始高阶四面体网格进行拟合处理得到目标高阶四面体网格。

可选的，划分模块202还用于对三维模型进行网格划分得到线性四面体网格包括：对三维模型进行划分得到第一四面体网格；对第一四面体网格进行优化操作得到线性四面体网格，其中，优化操作至少包括边翻转、面翻转、边删除、面删除、点插入和点删除。

可选的，构建模块203还用于根据网格参数和线性四面体网格构建初始高阶四面体网格包括：根据网格参数确定线性四面体单元的目标阶数；根据目标阶数向线性四面体单元插入节点得到高阶四面体单元；根据高阶四面体单元确定初始高阶四面体网格。

可选的，特征检测模块204还用于对初始高阶四面体网格进行特征检测确定几何特征包括：获取初始高阶四面体网格的网格点的特征值；根据特征值将网格点分为角点、脊点和平面点；根据角点、脊点和平面点确定几何特征。

可选的，特征检测模块204中的特征值包括第一特征值、第二特征值和第三特征值；特征检测模块204还用于根据特征值将初始高阶四面体网格的网格点分为角点、脊点和平面点包括：若网格点的第一特征值、第二特征值和第三特征值相等，将网格点标记为角点；若网格点的第一特征值和第二特征值相等，第三特征值大于第二特征值，将网格点标记为脊点；若网格点的第二特征值和第三特征值相等，第一特征值小于第二特征值，将网格点标记为平面点。

可选的，拟合模块205还用于根据几何特征对初始高阶四面体网格进行拟合处理得到目标高阶四面体网格包括：对三维模型的表面进行采样得到三维点集；根据网格点在高阶四面体单元的边上的位置将网格点分为端部网格点和中间网格点；根据三维点集和几何特征，控制中间网格点的移动以对初始高阶四面体网格进行拟合；其中，控制网格点进行移动时需要对中间网格点所在边的端部网格点的标记进行判断，根据端部网格点的标记控制网格点的移动。

可选的，三维模型的处理装置还包括优化模块，优化模块与拟合模块205连接，优化模块用于对目标高阶网格进行拓扑优化和几何优化。

本发明的实施例，还提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行上述任一项中的三维模型的处理方法。

可选地，在本实施例中，上述电子设备中的处理器可以被设置为运行计算机程序以执行以下步骤：

步骤S101，获取三维模型和网格参数。

步骤S102，对三维模型进行划分得到线性四面体网格。

步骤S103，根据网格参数和线性四面体网格构建初始高阶四面体网格。

步骤S104，对初始高阶四面体网格进行特征检测确定几何特征。

步骤S105，根据几何特征对初始高阶四面体网格进行拟合处理得到目标高阶四面体网格。

可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

本发明的实施例还提供了一种非易失性存储介质，该非易失性存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为在计算机或处理器上运行时，执行上述的三维模型的处理方法的实施例中的步骤。

可选地，在本实施例中，上述非易失性存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的计算机程序：

步骤S101，获取三维模型和网格参数。

步骤S102，对三维模型进行划分得到线性四面体网格。

步骤S103，根据网格参数和线性四面体网格构建初始高阶四面体网格。

步骤S104，对初始高阶四面体网格进行特征检测确定几何特征。

步骤S105，根据几何特征对初始高阶四面体网格进行拟合处理得到目标高阶四面体网格。

可选地，在本实施例中，上述非易失性存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种三维模型的处理方法，其特征在于，包括：

获取三维模型和网格参数，所述三维模型基于三维物体建模得到；

对所述三维模型进行划分得到线性四面体网格，其中，所述线性四面体网格包括多个线性四面体单元；

根据所述网格参数和所述线性四面体网格构建初始高阶四面体网格，其中，所述初始高阶四面体网格包括多个高阶四面体单元；

对所述初始高阶四面体网格进行特征检测确定几何特征；

根据所述几何特征对所述初始高阶四面体网格进行拟合处理得到目标高阶四面体网格。

2.根据权利要求1所述的三维模型的处理方法，其特征在于，所述对所述三维模型进行网格划分得到线性四面体网格包括：

对所述三维模型进行划分得到第一四面体网格；

对所述第一四面体网格进行优化操作得到所述线性四面体网格，其中，优化操作至少包括边翻转、面翻转、边删除、面删除、点插入和点删除。

3.根据权利要求1所述的三维模型的处理方法，其特征在于，所述根据所述网格参数和所述线性四面体网格构建初始高阶四面体网格包括：

根据所述网格参数确定所述线性四面体单元的目标阶数；

根据所述目标阶数向所述线性四面体单元插入节点得到所述高阶四面体单元；

根据所述高阶四面体单元确定所述初始高阶四面体网格。

4.根据权利要求1所述的三维模型的处理方法，其特征在于，所述对所述初始高阶四面体网格进行特征检测确定几何特征包括：

获取所述初始高阶四面体网格的网格点的特征值；

根据所述特征值将所述网格点分为角点、脊点和平面点；

根据所述角点、所述脊点和所述平面点确定所述几何特征。

5.根据权利要求4所述的三维模型的处理方法，其特征在于，所述特征值包括第一特征值、第二特征值和第三特征值；

所述根据所述特征值将所述初始高阶四面体网格的网格点分为角点、脊点和平面点包括：

若所述网格点的所述第一特征值、所述第二特征值和所述第三特征值相等，将所述网格点标记为所述角点；

若所述网格点的所述第一特征值和所述第二特征值相等，所述第三特征值大于所述第二特征值，将所述网格点标记所述为脊点；

若所述网格点的所述第二特征值和所述第三特征值相等，所述第一特征值小于所述第二特征值，将所述网格点标记所述为平面点。

6.根据权利要求5所述的三维模型的处理方法，其特征在于，所述根据所述几何特征对所述初始高阶四面体网格进行拟合处理得到目标高阶四面体网格包括：

对所述三维模型的表面进行采样得到三维点集；

根据所述网格点在所述高阶四面体单元的边上的位置将所述网格点分为端部网格点和中间网格点；

根据所述三维点集和所述几何特征，控制所述中间网格点的移动以对所述初始高阶四面体网格进行拟合；

其中，控制所述网格点进行移动时需要对所述中间网格点所在边的所述端部网格点的标记进行判断，根据所述端部网格点的标记控制所述网格点的移动。

7.根据权利要求1所述的三维模型的处理方法，其特征在于，还包括：对所述目标高阶网格进行拓扑优化和几何优化。

8.一种三维模型的处理装置，其特征在于，包括：

获取模块，所述获取模块用于获取三维模型和网格参数，所述三维模型基于三维物体建模得到；

划分模块，所述划分模块用于对所述三维模型进行划分得到线性四面体网格，其中，所述线性四面体网格包括多个线性四面体单元；

构建模块，所述构建模块用于根据所述网格参数和所述线性四面体网格构建初始高阶四面体网格，其中，所述初始高阶四面体网格包括多个高阶四面体单元；

特征检测模块，所述特征检测模块用于对所述初始高阶四面体网格进行特征检测确定几何特征；

拟合模块，所述拟合模块用于根据所述几何特征对所述初始高阶四面体网格进行拟合处理得到目标高阶四面体网格。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7中任一项所述的方法。

10.一种非易失性存储介质，其特征在于，所述非易失性存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为在计算机或处理器上运行时，执行上述权利要求1至7任一项中所述的三维模型的处理方法。

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