CN116664753A - 适用于碰撞网格的三维模型生成方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种适用于碰撞网格的三维模型生成方法及装置，其特征在于，三维模型生成方法包括：基于待简化的三维模型，构建无向图，并确定所述无向图中连接边的权重值；基于所述无向图、所述连接边的权重值，以及基于待碰撞检测物体设定的第一阈值，应用社团划分思想的算法，将所述无向图中的点划分至相应的社团中；当所述社团与其他社团有连接时，获取所述社团中与所述其他社团有连接的顶点，以及所述顶点对应的连接边；基于所述顶点、所述连接边，对所述社团对应的模型顶点进行简化；并基于简化后的社团，确定所述适用于碰撞网格的三维模型。本发明的适用于碰撞网格的三维模型生成方法及装置，能够考虑碰撞检测的特性角度，降低碰撞检测的时间开销和空间开销。
Description
技术领域
本发明涉及三维模型技术领域，特别是涉及一种适用于碰撞网格的三维模型生成方法及装置。
背景技术
目前，三维模型是构成三维场景的必要元素，一般三维模型被定义为由大量通过连接顶点的边构成的三角形、四边形组成的集合。在对三维模型进行简化时主要关注视觉上的误差，比如对纹理和结构复杂的部分保留更多的点和面，以保证视觉上的尽量一致，并且需要人工参与决定保留的数量。这种处理方法对于碰撞检测来说，由于小物体的复杂结构对碰撞精度的影响非常有限，因此并不适用。并且现有的碰撞网格的三维模型生成方法多为基于凸包的计算，当三维场景中有多个不相连的静态网格体时，凸包计算会自动连接这些部件，从而导致极大的碰撞误差，且若静态网格体和凸面体差异较大时，凸包计算会带来比实际体积更大的碰撞范围。
因此，如何生成适用于碰撞网格的三维模型是一个亟待解决的问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种适用于碰撞网格的三维模型生成方法及装置，用于解决现有技术中未生成适用于碰撞网格的三维模型的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种适用于碰撞网格的三维模型生成方法，包括以下步骤：基于待简化的三维模型，构建无向图，并确定所述无向图中连接边的权重值；基于所述无向图、所述连接边的权重值，以及基于待碰撞检测物体设定的第一阈值，应用社团划分思想的算法，将所述无向图中的点划分至相应的社团中；当所述社团与其他社团有连接时，获取所述社团中与所述其他社团有连接的顶点，以及所述顶点对应的连接边；基于所述顶点、所述连接边，对所述社团对应的模型顶点进行简化；并基于简化后的社团，确定所述适用于碰撞网格的三维模型。
于本发明的一实施例中，所述基于所述无向图、所述连接边的权重值，以及基于待碰撞检测物体设定的第一阈值，应用社团划分思想的算法，将所述无向图中的点划分至相应的社团中，包括：基于所述无向图，当所述连接边的权重值小于所述第一阈值时，应用所述社团划分思想的算法，将所述无向图中相应的连接边对应的顶点划分至相应的社团中。
于本发明的一实施例中，所述基于所述顶点、所述连接边，对所述社团对应的模型顶点进行简化，包括：基于所述顶点，确定所述顶点对应的中心点的坐标；将所述中心点和所述顶点连接，和所述连接边一起，得到面集合；基于所述面集合；当所述社团中未与所述其他社团有连接的第一顶点到所述面集合中的距离存在小于第二阈值时，将所述第一顶点删除；且将所述第一顶点对应的连接边按照连接关系调整至与所述第一顶点相连的顶点上，以对所述社团对应的模型顶点进行简化，所述第二阈值小于所述第一阈值。
于本发明的一实施例中，所述得到面集合之后，还包括：当所述面集合中的第二顶点存在与第三顶点相连，对应的连接边为第一连接边；所述第二顶点与第四顶点相连，对应的连接边为第二连接边；且所述第一连接边和所述第二连接边的夹角为预设角度时，将所述第二顶点删除；且将所述第二顶点对应的连接边按照连接关系调整至与所述第二顶点相连的顶点上，以对所述社团对应的模型顶点进行简化。
于本发明的一实施例中，所述基于所述顶点、所述连接边，对所述社团对应的模型顶点进行简化，包括：当将所述第二顶点删除时，将所述第二顶点和所述其他社团中有连接关系的顶点，按照连接关系调整至与所述第二顶点相连的顶点上，以对所述社团对应的模型顶点进行简化。
于本发明的一实施例中，所述将所述无向图中的点划分至相应的社团中之后，还包括：当所述社团与所述其他社团无连接时，基于所述社团内的顶点，确定有向包围盒，以作为所述适用于碰撞网格的三维模型的一部分。
于本发明的一实施例中，所述基于简化后的社团，确定所述适用于碰撞网格的三维模型，包括：当所述社团内、所述其他社团内、所述社团和所述其他社团间的连接关系都简化后，所述简化后的模型确定为所述适用于碰撞网格的三维模型的另一部分。
对应地，本发明提供一种适用于碰撞网格的三维模型生成装置，包括：第一处理模块，用于基于待简化的三维模型，构建无向图，并确定所述无向图中连接边的权重值；第二处理模块，用于基于所述无向图、所述连接边的权重值，以及基于待碰撞检测物体设定的第一阈值，应用社团划分思想的算法，将所述无向图中的点划分至相应的社团中；获取模块，用于当所述社团与其他社团有连接时，获取所述社团中与所述其他社团有连接的顶点，以及所述顶点对应的连接边；确定模块，用于基于所述顶点、所述连接边，对所述社团对应的模型顶点进行简化；并基于简化后的社团，确定所述适用于碰撞网格的三维模型。
本发明提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的适用于碰撞网格的三维模型生成方法。
本发明提供一种适用于碰撞网格的三维模型生成系统，包括存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于运行所述计算机程序以实现上述的适用于碰撞网格的三维模型生成方法。
如上所述，本发明的适用于碰撞网格的三维模型生成方法及装置，具有以下有益效果：
(1)能够从碰撞检测的特性角度出发，进行三维模型的生成简化。
(2)能够允许三维模型中存在多个不连通的部件。
(3)能够适用于非凸面体的复杂模型。
(4)能够较好地平衡三维场景中大尺度和小尺度上的三维模型，降低碰撞检测的时间开销和空间开销。
附图说明
图1显示为本发明的适用于碰撞网格的三维模型生成方法于一实施例中的流程图。
图2显示为本发明的适用于碰撞网格的三维模型生成方法于一实施例中的划分后的社团示意图。
图3显示为本发明的适用于碰撞网格的三维模型生成方法于一实施例中的面集合示意图。
图4显示为本发明的适用于碰撞网格的三维模型生成方法于一实施例中的社团简化示意图一。
图5显示为本发明的适用于碰撞网格的三维模型生成方法于一实施例中的社团简化示意图二。
图6显示为本发明的适用于碰撞网格的三维模型生成方法于一实施例中的有向包围盒示意图。
图7显示为本发明的适用于碰撞网格的三维模型生成方法于一实施例中的实例示意图。
图8显示为本发明的适用于碰撞网格的三维模型生成装置于一实施例中的结构示意图。
图9显示为本发明的适用于碰撞网格的三维模型生成装置于一实施例中的适用于碰撞网格的三维模型生成系统图。
元件标号说明
81 第一处理模块
82 第二处理模块
83 获取模块
84 确定模块
91 处理器
92 存储器
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明的适用于碰撞网格的三维模型生成方法及装置，能够从碰撞检测的特性角度出发，进行三维模型的生成简化；并且能够允许三维模型中存在多个不连通的部件；还能够适用于非凸面体的复杂模型；此外，较好地平衡三维场景中大尺度和小尺度上的三维模型，降低碰撞检测的时间开销和空间开销。
如图1所示，于本实施例中，本发明的适用于碰撞网格的三维模型生成方法包括以下步骤：
步骤S1、基于待简化的三维模型，构建无向图，并确定所述无向图中连接边的权重值。
具体地，基于待简化的三维模型，提取出三维模型中的点、线、面，并汇总成点集合、线集合以及面集合；基于其中的点集合、线集合，构建无向图，并将三维模型中两顶点之间的直线距离作为无向图中连接边的权重值。
步骤S2、基于所述无向图、所述连接边的权重值，以及基于待碰撞检测物体设定的第一阈值，应用社团划分思想的算法，将所述无向图中的点划分至相应的社团中。
具体地，基于所述无向图，当所述连接边的权重值小于所述第一阈值时，应用所述社团划分思想的算法，将所述无向图中相应的连接边对应的顶点划分至相应的社团中。
举例来说，在三维场景中有多个三维模型，当待碰撞检测物体为人时，基于人的尺寸确定对应三维场景的适用于碰撞网格的三维模型所对应的精度，基于精度再确定对应无向图中连接边的第一阈值k；当无向图中连接边的权重值小于第一阈值k时，应用社团划分思想的算法，将无向图中相应的连接边对应的顶点划分至相应的社团中。如图2所示，于本实施例中，本发明的划分后的社团示意图。
步骤S3、当所述社团与其他社团有连接时，获取所述社团中与所述其他社团有连接的顶点，以及所述顶点对应的连接边。
具体地，基于所述顶点，确定所述顶点对应的中心点的坐标；将所述中心点和所述顶点连接，和所述连接边一起，得到面集合；如图3所示，于本实施例中，本发明的面集合示意图。
基于所述面集合；当所述社团中未与所述其他社团有连接的第一顶点到所述面集合中的距离存在小于第二阈值时，将所述第一顶点删除；且将所述第一顶点对应的连接边按照连接关系调整至与所述第一顶点相连的顶点上，以对所述社团对应的模型顶点进行简化，所述第二阈值小于所述第一阈值。如图4所示，于本实施例中，本发明的社团简化示意图一。当社团与其他社团有连接时，该社团是三维场景中某一静态网格的一部分，设置第二阈值q，第二阈值q小于第一阈值k，基于面集合，将社团中未与其他社团有连接的第一顶点和面集合中各个面的距离做计算，以确定面集合中和第一顶点的距离最近的面；将该距离和第二阈值q比较，当该距离小于第二阈值q时，将第一顶点删除，并且将第一顶点对应的连接边按照连接关系调整至与第一顶点相连的顶点上。
进一步具体地，所述得到面集合之后，还包括：当所述面集合中的第二顶点存在与第三顶点相连，对应的连接边为第一连接边；所述第二顶点与第四顶点相连，对应的连接边为第二连接边；且所述第一连接边和所述第二连接边的夹角为预设角度时，将所述第二顶点删除；且将所述第二顶点对应的连接边按照连接关系调整至与所述第二顶点相连的顶点上，以对所述社团对应的模型顶点进行简化。如图5所示，于本实施例中，本发明的社团简化示意图二。当面集合中的第二顶点和第三顶点的第一连接边，与第二顶点和第四顶点的第二连接边之间的夹角为180度的平角，或基于180度平角的误差范围内时，将第二顶点删除，并且将第二顶点对应的连接边按照连接关系调整至与第二顶点相连的顶点上。
进一步具体地，所述将所述无向图中的点划分至相应的社团中之后，还包括：当所述社团与所述其他社团无连接时，基于所述社团内的顶点，确定有向包围盒，以作为所述适用于碰撞网格的三维模型的一部分。如图6所示，于本实施例中，本发明的有向包围盒示意图。这里的社团是三维场景中一个独立的静态网格，通过对该社团内的顶点求有向包围盒，从而确定为三维场景对应的适用于碰撞网格的三维模型的一部分。
步骤S4、基于所述顶点、所述连接边，对所述社团对应的模型顶点进行简化；并基于简化后的社团，确定所述适用于碰撞网格的三维模型。
具体地，当将所述第二顶点删除时，将所述第二顶点和所述其他社团中有连接关系的顶点，按照连接关系调整至与所述第二顶点相连的顶点上，以对所述社团对应的模型顶点进行简化。
进一步具体地，当所述社团内、所述其他社团内、所述社团和所述其他社团间的连接关系都简化后，所述简化后的模型确定为所述适用于碰撞网格的三维模型的另一部分。
举例来说，在三维场景中，适用于碰撞网格的三维模型共有两部分，其中一部分为在全部社团内部以及社团间的连接关系被简化后，基于简化后的静态网格确定出的三维模型；另一部分是基于有向包围盒确定出的三维模型。
由上述步骤S1至S4的处理，如图7所示，于本实施例中，本发明的实例示意图，通过基于待简化的三维模型，构建无向图，并确定所述无向图中连接边的权重值；基于所述无向图、所述连接边的权重值，以及基于待碰撞检测物体设定的第一阈值，应用社团划分思想的算法，将所述无向图中的点划分至相应的社团中；当所述社团与其他社团有连接时，获取所述社团中与所述其他社团有连接的顶点，以及所述顶点对应的连接边；基于所述顶点、所述连接边，对所述社团对应的模型顶点进行简化；并基于简化后的社团，确定所述适用于碰撞网格的三维模型。从而能够从碰撞检测的特性角度出发，进行三维模型的生成简化；并且能够允许三维模型中存在多个不连通的部件；还能够适用于非凸面体的复杂模型；此外，较好地平衡三维场景中大尺度和小尺度上的三维模型，降低碰撞检测的时间开销和空间开销。
如图8所示，于本实施例中，本发明的适用于碰撞网格的三维模型生成装置包括：
第一处理模块81，用于基于待简化的三维模型，构建无向图，并确定所述无向图中连接边的权重值；
第二处理模块82，用于基于所述无向图、所述连接边的权重值，以及基于待碰撞检测物体设定的第一阈值，应用社团划分思想的算法，将所述无向图中的点划分至相应的社团中；
获取模块83，用于当所述社团与其他社团有连接时，获取所述社团中与所述其他社团有连接的顶点，以及所述顶点对应的连接边；
确定模块84，用于基于所述顶点、所述连接边，对所述社团对应的模型顶点进行简化；并基于简化后的社团，确定所述适用于碰撞网格的三维模型。
其中，第二处理模块82，具体用于基于所述无向图，当所述连接边的权重值小于所述第一阈值时，应用所述社团划分思想的算法，将所述无向图中相应的连接边对应的顶点划分至相应的社团中。
本实施例的适用于碰撞网格的三维模型生成装置具体实现的技术特征与实施例1中适用于碰撞网格的三维模型生成方法中的各步骤的原理基本相同，方法和装置之间可以通用的技术内容不作重复赘述。
本发明的存储介质上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的适用于碰撞网格的三维模型生成方法。
如图9所示，于本实施例中，本发明的适用于碰撞网格的三维模型生成系统包括：处理器91及存储器92。
所述存储器92用于存储计算机程序。
所述存储器92包括：ROM、RAM、磁碟、U盘、存储卡或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
所述处理器91与所述存储器92相连，用于执行所述存储器92存储的计算机程序，以使所述三维模型生成系统执行上述的适用于碰撞网格的三维模型生成方法。
优选地，上述的处理器91可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－ProgrammableGate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
综上所述，本发明的适用于碰撞网格的三维模型生成方法及装置，能够从碰撞检测的特性角度出发，进行三维模型的生成简化；并且能够允许三维模型中存在多个不连通的部件；还能够适用于非凸面体的复杂模型；此外，较好地平衡三维场景中大尺度和小尺度上的三维模型，降低碰撞检测的时间开销和空间开销。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种适用于碰撞网格的三维模型生成方法，其特征在于，所述三维模型生成方法包括以下步骤：
基于待简化的三维模型，构建无向图，并确定所述无向图中连接边的权重值；
基于所述无向图、所述连接边的权重值，以及基于待碰撞检测物体设定的第一阈值，应用社团划分思想的算法，将所述无向图中的点划分至相应的社团中；
当所述社团与其他社团有连接时，获取所述社团中与所述其他社团有连接的顶点，以及所述顶点对应的连接边；
基于所述顶点、所述连接边，对所述社团对应的模型顶点进行简化；并基于简化后的社团，确定所述适用于碰撞网格的三维模型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述无向图、所述连接边的权重值，以及基于待碰撞检测物体设定的第一阈值，应用社团划分思想的算法，将所述无向图中的点划分至相应的社团中，包括：
基于所述无向图，当所述连接边的权重值小于所述第一阈值时，应用所述社团划分思想的算法，将所述无向图中相应的连接边对应的顶点划分至相应的社团中。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述顶点、所述连接边，对所述社团对应的模型顶点进行简化，包括：
基于所述顶点，确定所述顶点对应的中心点的坐标；
将所述中心点和所述顶点连接，和所述连接边一起，得到面集合；
基于所述面集合；当所述社团中未与所述其他社团有连接的第一顶点到所述面集合中的距离存在小于第二阈值时，将所述第一顶点删除；且将所述第一顶点对应的连接边按照连接关系调整至与所述第一顶点相连的顶点上，以对所述社团对应的模型顶点进行简化，所述第二阈值小于所述第一阈值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述得到面集合之后，还包括：
当所述面集合中的第二顶点存在与第三顶点相连，对应的连接边为第一连接边；所述第二顶点与第四顶点相连，对应的连接边为第二连接边；且所述第一连接边和所述第二连接边的夹角为预设角度时，将所述第二顶点删除；且将所述第二顶点对应的连接边按照连接关系调整至与所述第二顶点相连的顶点上，以对所述社团对应的模型顶点进行简化。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述顶点、所述连接边，对所述社团对应的模型顶点进行简化，包括：
当将所述第二顶点删除时，将所述第二顶点和所述其他社团中有连接关系的顶点，按照连接关系调整至与所述第二顶点相连的顶点上，以对所述社团对应的模型顶点进行简化。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述无向图中的点划分至相应的社团中之后，还包括：
当所述社团与所述其他社团无连接时，基于所述社团内的顶点，确定有向包围盒，以作为所述适用于碰撞网格的三维模型的一部分。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于简化后的社团，确定所述适用于碰撞网格的三维模型，包括：
当所述社团内、所述其他社团内、所述社团和所述其他社团间的连接关系都简化后，所述简化后的模型确定为所述适用于碰撞网格的三维模型的另一部分。
8.一种适用于碰撞网格的三维模型生成装置，其特征在于，包括：
第一处理模块，用于基于待简化的三维模型，构建无向图，并确定所述无向图中连接边的权重值；
第二处理模块，用于基于所述无向图、所述连接边的权重值，以及基于待碰撞检测物体设定的第一阈值，应用社团划分思想的算法，将所述无向图中的点划分至相应的社团中；
获取模块，用于当所述社团与其他社团有连接时，获取所述社团中与所述其他社团有连接的顶点，以及所述顶点对应的连接边；
确定模块，用于基于所述顶点、所述连接边，对所述社团对应的模型顶点进行简化；并基于简化后的社团，确定所述适用于碰撞网格的三维模型。
9.一种存储介质，存储有程序指令，其中，所述程序指令被执行时实现如权利要求1至权利要求7任一项所述的适用于碰撞网格的三维模型生成方法的步骤。
10.一种适用于碰撞网格的三维模型生成系统，其特征在于：包括存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于运行所述计算机程序以实现如权利要求1至权利要求7任一权利要求所述的适用于碰撞网格的三维模型生成方法的步骤。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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