[发明专利]一种基于同构模型表示的三维模型生成方法

说明书

本发明公开了一种基于同构模型表示的三维模型生成方法，包括：针对模型集合的部件对应关系，构建模型集的统一结构表示；采用子图编码的方式，建立每个模型的同构结构表示；采用包围盒和广义圆柱的方式，建立每个模型的部件表示；根据模型的结构表示和部件表示，构建模型的统一表示；训练基于神经网络的自编码器，建立同构表示空间与二维数值空间的映射关系；对二维数值进行采样，利用自编码器解码得到模型同构表示；根据解码得到的模型同构表示，重建出三维模型，并判断重建模型的有效性；根据采样数据的有效性，估计有效空间的分布，并进行可视化；根据用户选取的有效二维数据，解码得到模型表示，重建新的三维模型。

技术领域

本发明属于计算机图形学技术领域，尤其涉及一种基于同构模型表示的三维模型生成方法。

背景技术

三维建模是计算机图形学的重要任务，是满足其他后续研究和应用的基础。三维建模往往需要用户进行交互且耗费大量时间，而许多应用对三维模型的数量有一定的要求，因此，如何快速有效地构建出大规模的三维模型，是三维建模的一个重要研究方向。

事实上，三维建模方向已经产生了许多相关的技术和方法。传统的cad建模方法，需要建模者从底层的顶点和面片开始，进行大量的交互，如顶点坐标输入，面片移动等来完成建模过程。

由于传统方法交互负担重，因此出现了由现实物体重建出数字模型的方法。如文献1：Bao S Y,Savarese S.Semantic structure from motion[C]//Computer Vision andPattern Recognition(CVPR),2011IEEE Conference on.IEEE,2011:2025-2032.他们利用视频序列，通过邻近的视频帧估计摄像机参数，从而重建出三维点云帧，再将多帧重建出的三维点云融合，得到重建出的三维模型。这种方法完全自动地生成三维模型，不需要交互，但只能构建现实中存在的真实物体，难以满足构建大规模三维模型数据的要求。

通过对已有的三维模型进行编辑，也可以构建新的三维模型。如文献2：SorkineO,Alexa M.As-rigid-as-possible surface modeling[C]//Symposium on Geometryprocessing.2007,4.他们对已有的一个三维模型，定义表面形变点和固定点，在改变操作点位置的同时，保持固定点位置不变，再计算出模型所有顶点的位置，从而构建出新模型。这种方法需要较为简单的交互，通过对已有模型进行编辑，构建新的三维模型。虽然这种方法可以构建出与原模型不同的新模型，但构建出新模型的数量较少，且构建出的模型之间差异较小。

随着三维模型集合规模的增长，一些研究者提出了模型集驱动的模型生成方法。文献3：Chaudhuri S,Kalogerakis E,Guibas L,et al.Probabilistic reasoning forassembly-based 3D modeling[C]//ACM Transactions on Graphics(TOG).ACM,2011,30(4):35.提出了一种使用部件装配来进行三维建模的方法。首先对模型集合进行分割和分析，得到部件集合和部件间的关系。之后，用户通过选择不同的部件，将部件组合起来，构建出新的三维模型。这种方法可以生成差异较大的模型，但建模过程中，用户交互十分频繁，构建一个模型需要花费大量时间，因此这种方法也难以生成大量的三维模型。总而言之，现有技术主要存在缺陷：第一，建模过程耗费时间长，难以构建一定数量的模型集；第二，建模结果差异性小，生成的结果模型集合较为单调；第三，需要较多的交互，用户负担重。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于同构模型对模型集进行统一表示，通过简单交互，自动生成新的三维模型的方法，进行计算机三维建模。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于同构模型的三维模型生成方法，包括以下步骤：