旋轉(zhuǎn)體模型生成方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種旋轉(zhuǎn)體模型生成方法，包括以下步驟：S1：在旋轉(zhuǎn)體上且垂直于旋轉(zhuǎn)軸的平面上劃分出包括底面和頂面的N個圓盤，N≥3；S2：在每一層圓盤的圓周上分別采集Mi個點作為待建立的旋轉(zhuǎn)體模型的頂點，Mi≥2，i表示圓盤的層數(shù)，1≤i≤N；S3：對于任一個圓盤，連接其上相鄰的兩個頂點和與該圓盤相鄰圓盤上的至少一個頂點形成的多邊形組成的面作為旋轉(zhuǎn)體模型的側(cè)面，且將底面的頂點連接起來形成旋轉(zhuǎn)體模型的底面，且將頂面的頂點連接起來形成旋轉(zhuǎn)體模型的頂面。本發(fā)明提出的旋轉(zhuǎn)體模型的生成方法生成旋轉(zhuǎn)體模型時間復(fù)雜度低，并且存儲時能夠進行很大程度的壓縮，節(jié)省存儲空間。
【專利說明】 旋轉(zhuǎn)體模型生成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種旋轉(zhuǎn)體模型生成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]三維模型是現(xiàn)實世界物體在計算機中的虛擬表示，是實體造型、仿真計算、動畫制作等應(yīng)用的基本單元。在圖形學(xué)的研究中，三維模型始終得到了研究者很大的關(guān)注。
[0003]三維模型有多種表示方法，目前最為流行的三維模型的表示方法為網(wǎng)格的表示法。一個三維模型包括眾多頂點，相鄰的若干頂點構(gòu)成面片，面片包含表示其方向的法向。根據(jù)面片的種類可以將模型分為三角形面片模型和其他多邊形面片模型，這些構(gòu)成了網(wǎng)格模型的最基本的元素。模型還可以擁有紋理、材質(zhì)、反光特性等其他屬性。目前比較流行的三維模型的格式有obj格式、3ds格式、ply格式等。
[0004]旋轉(zhuǎn)體是一類較為特殊的幾何形體。一條平面曲線繞著它所在的平面內(nèi)的一條定直線旋轉(zhuǎn)所形成的曲面叫旋轉(zhuǎn)面，封閉的旋轉(zhuǎn)面圍成的幾何體叫旋轉(zhuǎn)體。許多物體如花瓶、杯子、路燈等都可以看作是旋轉(zhuǎn)體。旋轉(zhuǎn)體廣泛存在于現(xiàn)實世界中的人造物體中。
[0005]現(xiàn)有的網(wǎng)格表示旋轉(zhuǎn)體時沒有充分利用旋轉(zhuǎn)體的幾何性質(zhì)，因此信息冗余度較高，浪費了很多存儲空間。并且在建模時由于現(xiàn)有的網(wǎng)格表示只有頂點的位置信息而沒有相鄰頂點位置關(guān)系的信息，通常需要交復(fù)雜的頂點連接算法生成面片，因為建模過程的時間見雜度聞。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006](一)要解決的技術(shù)問題
[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:如何在生成旋轉(zhuǎn)體模型時降低建模過程的時間復(fù)雜度。
[0008](二)技術(shù)方案
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種旋轉(zhuǎn)體模型生成方法，包括以下步驟:
[0010]S1:在旋轉(zhuǎn)體上且垂直于旋轉(zhuǎn)軸的平面上劃分出包括底面和頂面的N個圓盤，N ^ 3 ；
[0011]S2:在每一層圓盤的圓周上分別采集Mi個點作為待建立的旋轉(zhuǎn)體模型的頂點，Mi彡2，i表示圓盤的層數(shù)，I ^ i
[0012]S3:對于任一個圓盤，連接其上相鄰的兩個頂點和與該圓盤相鄰圓盤上的至少一個頂點形成的多邊形組成的面作為所述旋轉(zhuǎn)體模型的側(cè)面，且將所述底面的頂點連接起來形成所述旋轉(zhuǎn)體模型的底面，且將所述頂面的頂點連接起來形成所述旋轉(zhuǎn)體模型的頂面。
[0013]其中，所述步驟SI中，在旋轉(zhuǎn)體上且垂直于旋轉(zhuǎn)軸的平面上等間距地劃分出包括底面和頂面的N個圓盤。
[0014]其中，所述步驟S2中，對于第i層圓盤，等角度地采集Mi個點。
[0015]其中，等角度地采集Mi個點，使相鄰兩點對應(yīng)的圓心角為5°?20°。
[0016]其中，所述步驟S2中，每層圓盤采集的點數(shù)相等。
[0017]其中，所述步驟S3中，對于任一個圓盤，連接其上相鄰的兩個頂點和與該圓盤相鄰圓盤上的至少一個頂點形成的多邊形組成的面作為所述旋轉(zhuǎn)體模型的側(cè)面具體為:
[0018]以第η層圓盤上的相鄰兩點為頂點，以第η+1層圓盤上的一個點為頂點形成三角形面片，其中，I ^ n ^ N -1 ;或以第η層圓盤上的相鄰兩點為頂點，以第η — I層圓盤上的一個點為頂點形成三角形面片，其中，2 < η < N，若干所述三角形面片形成所述旋轉(zhuǎn)體模型的側(cè)面。
[0019]其中，所述步驟S3中，將所述底面的頂點連接起來形成所述旋轉(zhuǎn)體模型的底面具體為:
[0020]以底面圓周上的三個點Α、Β和C為頂點，且點B和C為底面圓周上相鄰的兩個點，連接Α、B和C三個點形成三角形面片。
[0021]其中，所述步驟S3中，將所述頂面的頂點連接起來形成所述旋轉(zhuǎn)體模型的頂面具體為:
[0022]以頂面圓周上的三個點Α、Β和C為頂點，且點B和C為頂面圓周上相鄰的兩個點，連接Α、B和C三個點形成三角形面片。
[0023](三)有益效果
[0024]本發(fā)明提出的旋轉(zhuǎn)體模型的生成方法實現(xiàn)簡單，根據(jù)若干垂直于旋轉(zhuǎn)體軸線的圓盤中相鄰圓盤上的相鄰頂點位置關(guān)系，定位圓盤上的點更加方便，避免了現(xiàn)有技術(shù)中網(wǎng)格頂點沒有關(guān)聯(lián)關(guān)系需要復(fù)雜的連接算法生成面片，因此本發(fā)明相對于現(xiàn)有的方法生成旋轉(zhuǎn)體模型時間復(fù)雜度低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明實施例的一種旋轉(zhuǎn)體模型生成方法流程圖；
[0026]圖2是采用本發(fā)明的方法形成的花瓶的旋轉(zhuǎn)體模型示意圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0028]本實施例提供的旋轉(zhuǎn)體模型生成方法如圖1所示，包括:
[0029]步驟S110，在旋轉(zhuǎn)體上且垂直于旋轉(zhuǎn)軸的平面上劃分出包括底面和頂面的N個圓盤，NS 3?？梢詫⑿D(zhuǎn)體的高度均勻地分成N — I (N為正整數(shù)，可以取50)份，這樣便劃分出了 N個圓盤。
[0030]步驟S120，在每一層圓盤的圓周上分別采集Mi個點作為待建立的旋轉(zhuǎn)體模型的頂點，MiS 2，i表示圓盤的層數(shù)，I彡i彡N (即?=1，2，...，Ν)。每層的圓盤上采集的點數(shù)可以不同也可以相同。
[0031]步驟S130，對于任一個圓盤，連接其上相鄰的兩個頂點和與該圓盤相鄰圓盤上的至少一個頂點形成的多邊形組成的面作為所述旋轉(zhuǎn)體模型的側(cè)面，且將所述底面的頂點連接起來形成所述旋轉(zhuǎn)體模型的底面，且將所述頂面的頂點連接起來形成所述旋轉(zhuǎn)體模型的頂面。
[0032]本實施例的旋轉(zhuǎn)體模型生成方法中，根據(jù)若干垂直于旋轉(zhuǎn)體軸線的圓盤中相鄰圓盤上的相鄰頂點位置關(guān)系，定位圓盤上的點更加方便，避免了現(xiàn)有技術(shù)中網(wǎng)格頂點沒有關(guān)聯(lián)關(guān)系需要復(fù)雜的連接算法生成面片，因此本發(fā)明相對于現(xiàn)有的方法生成旋轉(zhuǎn)體模型時間復(fù)雜度低。
[0033]進一步地，為了使最終生成的旋轉(zhuǎn)體模型表面更均勻，步驟SllO中，在旋轉(zhuǎn)體上且垂直于旋轉(zhuǎn)軸的平面上等間距地劃分出包括底面和頂面的N個圓盤。
[0034]進一步地，為了使最終生成的旋轉(zhuǎn)體模型表面更均勻，步驟S120中，對于第i層圓盤，等角度地采集Mi個點。即相鄰兩點對應(yīng)的圓心角相等,優(yōu)選地,使相鄰兩點對應(yīng)的圓心角為5°?20°，這樣采集的點交密集，形成的三角形面片較小，使旋轉(zhuǎn)體表面更接近于真實物體表面。為了方便采集，在每層圓盤采集的點數(shù)相等，無需對每一層圓盤設(shè)置要采集的點數(shù)。
[0035]從理論上講，劃分出的圓盤數(shù)越多，采集的點越密集，最終生成的旋轉(zhuǎn)體模型表面更均勻，更接近于真實物體表面。另外等間距的劃分圓盤及等角度的采點可以采用更少的存儲空間，因為每一層都是一個圓盤，并且均勻采點，所以知道了采樣數(shù)，只要知道圓盤上其中一個點的坐標(biāo)，可以用圓心角+半徑來表示一層所有的點，不用存儲每一個點的具體坐標(biāo)。
[0036]本實施例的步驟S3中，將相鄰兩層圓盤的頂點連接起來形成所述旋轉(zhuǎn)體模型的側(cè)面具體為:
[0037]以第η層圓盤上的相鄰兩點為頂點，以第η+1層圓盤上的一個點為頂點形成三角形面片，其中，I ^ n ^ N -1 ;或以第η層圓盤上的相鄰兩點為頂點，以第η — I層圓盤上的一個點為頂點形成三角形面片，其中，2 < η < N，若干所述三角形面片形成所述旋轉(zhuǎn)體模型的側(cè)面。優(yōu)選地，在第η+1或第η — I層圓盤上的一個點也優(yōu)選離第η層圓盤上的兩點較近或最近(第η+1或第η — I層圓盤上的點分別離第η層圓盤上的兩點的距離和最小)的點，這樣使得最終生成的旋轉(zhuǎn)體模型表面更均勻，更接近于真實物體表面。
[0038]旋轉(zhuǎn)體模型的底面和頂面為平面，因此形成底面和頂面相對簡單,也可以采用三角形面片形成底面和頂面。
[0039]本實施例的步驟S3中，將所述底面的頂點連接起來形成所述旋轉(zhuǎn)體模型的底面具體為:以底面圓周上的三個點Α、Β和C為頂點，為了便于算法設(shè)計，減小算法復(fù)雜度，點B和C為底面圓周上相鄰的兩個點，連接Α、Β和C三個點形成三角形面片。
[0040]本實施例的步驟S3中，將所述頂面的頂點連接起來形成所述旋轉(zhuǎn)體模型的頂面具體為:以頂面圓周上的三個點Α、Β和C為頂點，為了便于算法設(shè)計，減小算法復(fù)雜度，點B和C為頂面圓周上相鄰的兩個點，連接Α、Β和C三個點形成三角形面片。
[0041]本實施例中，優(yōu)選采用形成三角形面片的旋轉(zhuǎn)體表面，因為三點確定一個平面。當(dāng)然也不排除四邊形面片形成旋轉(zhuǎn)體表面，只要保證在相鄰兩個圓盤上各選取的兩點連接形成四邊形后，該四邊形為一個平面或接近于一個平面(若不在一個平面，則形成的旋轉(zhuǎn)體表面與真實表面差異較大，缺乏真實感)。
[0042]以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1.一種旋轉(zhuǎn)體模型生成方法，其特征在于，包括以下步驟: 51:在旋轉(zhuǎn)體上且垂直于旋轉(zhuǎn)軸的平面上劃分出包括底面和頂面的N個圓盤，N^3； 52:在每一層圓盤的圓周上分別采集Mi個點作為待建立的旋轉(zhuǎn)體模型的頂點，Mi ^ 2，i表示圓盤的層數(shù)，I彡i彡N ; 53:對于任一個圓盤,連接其上相鄰的兩個頂點和與該圓盤相鄰圓盤上的至少一個頂點形成的多邊形組成的面作為所述旋轉(zhuǎn)體模型的側(cè)面，且將所述底面的頂點連接起來形成所述旋轉(zhuǎn)體模型的底面，且將所述頂面的頂點連接起來形成所述旋轉(zhuǎn)體模型的頂面。
2.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)體模型生成方法，其特征在于，所述步驟SI中，在旋轉(zhuǎn)體上且垂直于旋轉(zhuǎn)軸的平面上等間距地劃分出包括底面和頂面的N個圓盤。
3.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)體模型生成方法，其特征在于，所述步驟S2中，對于第i層圓盤，等角度地采集Mi個點。
4.如權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)體模型生成方法，其特征在于，等角度地采集Mi個點，使相鄰兩點對應(yīng)的圓心角為5°?20°。
5.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)體模型生成方法，其特征在于，所述步驟S2中，每層圓盤采集的點數(shù)相等。
6.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)體模型生成方法，其特征在于，所述步驟S3中，對于任一個圓盤，連接其上相鄰的兩個頂點和與該圓盤相鄰圓盤上的至少一個頂點形成的多邊形組成的面作為所述旋轉(zhuǎn)體模型的側(cè)面具體為: 以第η層圓盤上的相鄰兩點為頂點，以第η+1層圓盤上的一個點為頂點形成三角形面片，其中，I < η < N — I ;或以第η層圓盤上的相鄰兩點為頂點，以第η — I層圓盤上的一個點為頂點形成三角形面片，其中，2 < η < N，若干所述三角形面片形成所述旋轉(zhuǎn)體模型的側(cè)面。
7.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)體模型生成方法，其特征在于，所述步驟S3中，將所述底面的頂點連接起來形成所述旋轉(zhuǎn)體模型的底面具體為: 以底面圓周上的三個點Α、Β和C為頂點，且點B和C為底面圓周上相鄰的兩個點，連接Α、B和C三個點形成三角形面片。
8.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)體模型生成方法，其特征在于，所述步驟S3中，將所述頂面的頂點連接起來形成所述旋轉(zhuǎn)體模型的頂面具體為: 以頂面圓周上的三個點Α、Β和C為頂點，且點B和C為頂面圓周上相鄰的兩個點，連接Α、B和C三個點形成三角形面片。
【文檔編號】G06T17/00GK104517314SQ201310446573
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】胡事民, 陳韜, 朱哲 申請人:清華大學(xué)