[发明专利]三维模型自适应变形方法

说明书

技术领域

本发明涉及三维模型的变形方法，具体涉及通过优化三维模型引擎来实现三维模型的自适应变形方法。

背景技术

OpenGL是三维模型构建领域中最为广泛接纳的2D/3D图形API(应用程序编程接口，其定义了一个跨编程语言、跨平台的编程接口规格的专业的图形程序接口，可用于三维模型或二维模型，是一个功能强大，调用方便的底层图形库，其自诞生至今已催生了各种计算机平台及设备上的数千优秀应用程序。OpenGL ES(OpenGL for Embedded Systems)是OpenGL三维图形API的子集，针对手机、PDA和游戏主机等嵌入式设备而设计。

WebGL(全写Web Graphics Library)是一种3D绘图协议，这种绘图技术标准允许把JavaScript和OpenGL ES 2.0结合在一起，通过增加OpenGL ES 2.0的一个JavaScript绑定，WebGL可以为HTML5Canvas提供硬件3D加速渲染，这样Web开发人员就可以借助系统显卡来在浏览器里更流畅地展示3D场景和模型了，还能创建复杂的导航和数据视觉化。WebGL技术标准免去了开发网页专用渲染插件的麻烦，可被用于创建具有复杂3D结构的网站页面，甚至可以用来设计3D网页游戏等等。

Direct 3D是基于微软的通用对象模式COM(Common Object Mode)的3D图形API。它是由微软Direct3D界面(Microsoft)一手树立的3D API规范，微软公司拥有该库版权，它所有的语法定义包含在微软提供的程序开发组件的帮助文件、源代码中。Direct3D是微软公司DirectX SDK集成开发包中的重要部分，适合多媒体、娱乐、即时3D动画等广泛和实用的3D图形计算。自1996年发布以来，Direct3D以其良好的硬件兼容性和友好的编程方式很快得到了广泛的认可，现在几乎所有的具有3D图形加速的主流显示卡都对Direct3D提供良好的支持。但它也有缺陷，由于是以COM接口形式提供的，所以较为复杂，稳定性差，另外，目前只在Windows平台上可用。

当前的大部分三维图形引擎基于上述3D图形API，三维图形引擎需要解决场景构造、对象处理、场景渲染、事件处理、碰撞检测等问题。场景渲染是场景中最重要的子模块之一，负责实现基本图元的绘制，光线处理和纹理处理等。实际上是三维真实感图形的再现过程。纹理图像提供了模型的真实感，可以有效的用来掩盖模型的多边形细节。

但是，现有三维图形引擎中，将三维模型进行变形时，需要设置的参数较多，并且计算机运行效率较低，计算机内存占过多。

发明内容

本发明的技术方案，可以仅根据参考环形的简单参数，高效地实现将任意的三维模型变形为环形的三维图形。

本发明公开了一种三维模型的自适应变形方法，其特征在于，包括：

步骤1，计算所述三维模型的包围盒及中心点坐标；

步骤2，确定参考环形的参数；

步骤3，根据所述三维模型中的顶点坐标以及所述参考环形参数计算所述顶点的旋转角度；

步骤4，设定基准参考点坐标，并根据所述旋转角度计算旋转参考点坐标；

步骤5，根据所述旋转参考点坐标以及所述顶点坐标计算变形后的顶点坐标。

在本发明的方法中，所述参考环形的参数包括所述参考环形的中心点坐标，以及所述参考环形的周长。

在本发明的方法中，所述设定基准参考点坐标，并根据所述旋转角度计算旋转参考点坐标包括使用四元数旋转算法计算所述旋转参考点坐标。

在本发明的方法中，重复执行步骤3-步骤5，确定所述三维模型中所有顶点变形后的坐标。

在本发明的方法中，所述参考环形的周长大于等于所述三维模型的长度。

在本发明的方法中，所述根据所述三维模型中的顶点坐标以及所述参考环形参数计算所述顶点的旋转角度通过以下公式进行计算：

其中，θ₁为所述顶点变形后所旋转的角度，X₁为所述顶点的X轴坐标，X₀为所述参考环形中心点的X轴坐标，C为所述参考环形的周长。

在本发明的方法中，进一步包括计算所述变形后的顶点距离所述参考环形中心点的距离。

在本发明的方法中，所述计算所述变形后的顶点距所述参考环形中心点的距离，通过以下公式进行计算：

R₁’＝R_p-(Z_p-Z₁)