CN116012437A - 基于三维引擎提取三维模型中心线的方法、装置及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于三维引擎提取三维模型中心线的方法、装置及设备，属于三维可视化技术领域；方法包括以下步骤：S1、创建模型或将模型导入至三维场景中；S2、根据需求选中需要提取中心线的模型整体或模型的部分；S3、系统响应用户的触控操作，在获取输入的模型截面段数后，通过计算获取模型每个截面的重心点，并将所有重心点连接成线，即为所提取的中心线。本发明解决了现有的模型中心线提取方法需要从模型表面选择多条线条去计算出中心线的麻烦，节省了大量的人力物力，提取过程高效便捷。
Description
技术领域
本发明属于三维可视化技术领域，具体涉及一种基于三维引擎提取三维模型中心线的方法、装置及设备。
背景技术
随着三维可视化的发展及市场的需求，对模型的处理和调整也提出了更高的要求，以满足动画和特效等三维环境下的制作。例如需要有提取模型中心线的方法来处理动画和特效制作的一类需求。
对于上述需求，目前传统的解决方法是由人工从模型表面提取多套点线，再通过求中心位置等算法来提取模型中心线。这类方法主要的问题在于操作费工费时、算法比较繁琐、提取效率低。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种基于三维引擎提取三维模型中心线的方法、装置及设备，以解决现有提取方法存在的计算繁琐、耗时低效的问题。
本发明解决其技术问题采取的技术方案是：
第一方面，本发明提供一种基于三维引擎提取三维模型中心线的方法，包括以下步骤：
S1、创建模型或将模型导入至三维场景中；
S2、根据需求选中需要提取中心线的模型整体或模型的部分；
S3、系统响应用户的触控操作，在获取输入的模型截面段数后，通过执行以下方法快速提取模型的中心线：
S31、获取模型的总点数；
S32、设定一个变量loop，该变量loop也即S3中所输入的模型截面段数；
S33、定义一个空的位置点p，便于位置信息迭代；
S34、设定for循环指令，通过迭代当前点数i除余模型截面段数loop是否等于模型截面段数loop减1，进行逻辑判断并执行以下操作：获取当前点数i的位置并赋值给空的位置点p，如果i除余loop等于loop-1且i≠0，用模型的总点数除以模型截面段数即得i点所在模型截面的重心点；获取模型所有截面的重心点，将模型所有截面的重心点进行打组，并将点组内重合的点进行合并处理；
S35、将点组内的点逐一相连，即为模型的中心线。
所述S34中，所述模型截面的重心点，其获取依据是空间直角坐标系重心坐标公式：
横坐标：（x1+x2+x3+......xn）/n；
纵坐标：（y1+y2+y3+......yn）/n；
竖坐标：（z1+z2+z3+.......zn）/n；
其中，n表示模型截面形状的边数，也即S3中所输入的模型截面段数loop。
第二方面，本发明还提供了基于三维引擎提取三维模型中心线的装置，包括：
模型创建/导入模块，用以创建模型或将模型导入至三维场景中；
模型选中模块，用以根据需求选中需要提取中心线的模型整体或模型的部分；
中心线提取模块，用以响应用户的触控操作，在获取输入的模型截面段数后，快速提取模型的中心线。
进一步地，所述中心线提取模块，用以实现以下功能：
S31、获取模型的总点数；
S32、设定一个变量loop，该变量loop也即S3中所输入的模型截面段数；
S33、定义一个空的位置点p，便于位置信息迭代；
S34、设定for循环指令，通过迭代当前点数i除余模型截面段数loop是否等于模型截面段数loop减1，进行逻辑判断并执行以下操作：获取当前点数i的位置并赋值给空的位置点p，如果i除余loop等于loop-1且i≠0，用模型的总点数除以模型截面段数即得i点所在模型截面的重心点；获取模型所有截面的重心点，将模型所有截面的重心点进行打组，并将点组内重合的点进行合并处理；
S35、将点组内的点逐一相连，最终形成模型的中心线。
第三方面，本发明提供一种计算机设备，包括处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当所述计算机设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行如上所述的基于三维引擎提取三维模型中心线的方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明结合了三维空间重心计算数学原理、计算机语言和数学逻辑思维，能够针对不同的管状模型的中心线进行批量提取，操作快速高效，灵活方便且扩展性强。本发明解决了现有的模型中心线提取方法需要从模型表面选择多条线条去计算出中心线的麻烦，节省了大量的人力物力。
附图说明
图1为实施例一的基于三维引擎提取三维模型中心线的方法流程框图；
图2为实施例二的基于三维引擎提取三维模型中心线的装置结构示意图；
图3为实施例三的基于三维引擎提取三维模型中心线的设备结构示意图；
图4为实施例一方法中的模型导入场景后的效果图；
图5为实施例一方法中的提取模型后的效果图；
图6为实施例一方法中计算出每层模型截面重心点后的效果图；
图7为实施例一方法中单个模型中心线提取完毕后的效果图；
图8为实施例一方法中批量实现中心线提取的效果图。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面将通过具体实施方式，以树的模型为例，结合其附图，对本发明的技术方案进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
实施例一
一种基于三维引擎提取三维模型中心线的方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1、将制作好的树模型导入至三维场景中；
S2、选中需要提取中心线的模型部分；
S3、用户通过模型截面确认模型截面段数（模型截面段数是指在截取的二维平面图形中所包含的边的数量，如横截面为四边形的模型，其截面段数即为4），并将模型截面段数通过系统的可视化界面输入系统，系统在获取到用户输入的模型截面段数后，执行以下操作步骤：
S31、获取模型的总点数，所述总点数是指S2中选中的模型部分所包含的所有点的数量；
S32、设定一个变量loop，该变量loop也即S3中所输入的模型截面段数；
S33、定义一个坐标为（0，0，0）的空的位置点p，便于位置信息迭代；
S34、设定for循环指令，对模型的所有点执行以下操作：
获取循环中第i次的点的位置数据信息，将其赋值给S33定义的空的位置点p，其中，所述点的位置数据信息可表示为（x,y,z）的形式，其中x、y、z分别代表该点在空间坐标系中三个轴向上位置；
判断当前点数i除余模型截面段数loop是否等于模型截面段数loop减1且i≠0，如果是，则认为i点存在于其所在的模型截面内，用模型的总点数除以模型截面段数即得i点所在模型截面的重心点；如果否，则认为i点不存在于其所在模型截面内，无需参与重点心的计算；
通过上述方法获取模型所有截面的重心点之后，将模型所有截面的重心点进行打组，并将点组内重合的点进行合并处理；
S35、将点组内的点逐一相连成一条线，即为最终形成的模型的中心线。
所述S34中，所述模型截面的重心点，其获取依据是空间直角坐标系重心坐标公式：
横坐标：（x1+x2+x3+......xn）/n；
纵坐标：（y1+y2+y3+......yn）/n；
竖坐标：（z1+z2+z3+.......zn）/n；
其中，n表示模型截面形状的边数，也即S3中所输入的模型截面段数loop。
实施例二
如图2所示，本实施例提供一种基于三维引擎提取三维模型中心线的装置，包括：
模型创建/导入模块，用以创建模型或将模型导入至三维场景中；
模型选中模块，用以根据需求选中需要提取中心线的模型整体或模型的部分；
中心线提取模块，用以响应用户的触控操作，在获取输入的模型截面段数后，快速提取模型的中心线。
进一步地，所述中心线提取模块，用以实现以下功能：
S31、获取模型的总点数；
S32、设定一个变量loop，该变量loop也即S3中所输入的模型截面段数；
S33、定义一个空的位置点p，便于位置信息迭代；
S34、设定for循环指令，通过迭代当前点数i除余模型截面段数loop是否等于模型截面段数loop减1，进行逻辑判断并执行以下操作：获取当前点数i的位置并赋值给空的位置点p，如果i除余loop等于loop-1且i≠0，用模型的总点数除以模型截面段数即得i点所在模型截面的重心点；获取模型所有截面的重心点，将模型所有截面的重心点进行打组，并将点组内重合的点进行合并处理；
S35、将点组内的点逐一相连，最终形成模型的中心线。
实施例三
本实施例涉及一种计算机设备，其结构如图3所示，本实施例的一种计算机设备，包括处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当所述计算机设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行实施例一所述的基于三维引擎提取三维模型中心线的方法。
具体地，上述存储器和处理器能够为通用的存储器和处理器，这里不做具体限定，当处理器运行存储器存储的计算机程序时，能够执行上述的基于三维引擎提取三维模型中心线的方法。
本领域技术人员可以理解，图3中示出的计算机设备的结构并不构成对计算机设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。
在一些实施例中，该计算机设备还可以包括触摸屏可用于显示图形用户界面（例如，应用程序的启动界面）和接收用户针对图形用户界面的操作（例如，针对应用程序的启动操作）。具体的触摸屏可包括显示面板和触控面板。其中显示面板可以采用LCD(LiquidCrystal Display，液晶显示器)、OLED(Organic Light-Emitting Diode,有机发光二极管)等形式来配置。触控面板可收集用户在其上或附近的接触或者非接触操作，并生成预先设定的操作指令，例如，用户使用手指、触笔等任何适合的物体或附件在触控面板上或在触控面板附近的操作。另外，触控面板可包括触摸检测装置和触摸控制器两个部分。其中，触摸检测装置检测用户的触摸方位、姿势，并检测触摸操作带来的信号，将信号传送给触摸控制器；触摸控制器从触摸检测装置上接收触摸信息，并将它转换成处理器能够处理的信息，再送给处理器，并能接收处理器发来的命令并加以执行。此外，可以采用电阻式、电容式、红外线以及表面声波等多种类型实现触控面板，也可以采用未来发展的任何技术实现触控面板。进一步的，触控面板可覆盖显示面板，用户可以根据显示面板显示的图形用户界面，在显示面板上覆盖的触控面板上或者附近进行操作，触控面板检测到在其上或附近的操作后，传送给处理器以确定用户输入，随后处理器响应于用户输入在显示面板上提供相应的视觉输出。另外，触控面板与显示面板可以作为两个独立的部件来实现也可以集成而来实现。
本申请实施例所提供的应用程序的启动装置可以为设备上的特定硬件或者安装于设备上的软件或固件等。本申请实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，前述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
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。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个模块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通信接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请提供的实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。
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装置的制造品，该指令装置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。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (5)
1.基于三维引擎提取三维模型中心线的方法，特征在于，包括以下步骤：
S1、创建模型或将模型导入至三维场景中；
S2、根据需求选中需要提取中心线的模型整体或模型的部分；
S3、系统响应用户的触控操作，在获取输入的模型截面段数后，通过执行以下方法快速提取模型的中心线：
S31、获取模型的总点数；
S32、设定一个变量loop，该变量loop也即S3中所输入的模型截面段数；
S33、定义一个空的位置点p，便于位置信息迭代；
S34、设定for循环指令，通过迭代当前点数i除余模型截面段数loop是否等于模型截面段数loop减1，进行逻辑判断并执行以下操作：获取当前点数i的位置并赋值给空的位置点p，如果i除余loop等于loop-1且i≠0，用模型的总点数除以模型截面段数即得i点所在模型截面的重心点；获取模型所有截面的重心点，将模型所有截面的重心点进行打组，并将点组内重合的点进行合并处理；
S35、将点组内的点逐一相连，即为模型的中心线。
2.如权利要求1所述的基于三维引擎提取三维模型中心线的方法，特征在于，所述S34中：
所述模型截面的重心点，其获取依据是空间直角坐标系重心坐标公式：
横坐标：（x1+x2+x3+......xn）/n；
纵坐标：（y1+y2+y3+......yn）/n；
竖坐标：（z1+z2+z3+.......zn）/n；
其中，n表示模型截面形状的边数，也即S3中所输入的模型截面段数loop。
3.基于三维引擎提取三维模型中心线的装置，其特征在于，包括：
模型创建/导入模块，用以创建模型或将模型导入至三维场景中；
模型选中模块，用以根据需求选中需要提取中心线的模型整体或模型的部分；
中心线提取模块，用以响应用户的触控操作，在获取输入的模型截面段数后，快速提取模型的中心线。
4.如权利要求3所述的基于三维引擎提取三维模型中心线的装置，其特征在于，
所述中心线提取模块，用以实现以下具体功能：
S31、获取模型的总点数；
S32、设定一个变量loop，该变量loop也即S3中所输入的模型截面段数；
S33、定义一个空的位置点p，便于位置信息迭代；
S34、设定for循环指令，通过迭代当前点数i除余模型截面段数loop是否等于模型截面段数loop减1，进行逻辑判断并执行以下操作：获取当前点数i的位置并赋值给空的位置点p，如果i除余loop等于loop-1且i≠0，用模型的总点数除以模型截面段数即得i点所在模型截面的重心点；获取模型所有截面的重心点，将模型所有截面的重心点进行打组，并将点组内重合的点进行合并处理；
S35、将点组内的点逐一相连，即为模型的中心线。
5.一种计算机设备，其特征在于，包括处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当所述计算机设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行权利要求1-2中任一项所述的基于三维引擎提取三维模型中心线的方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20230425 |