[发明专利]一种基于可视点和RBF插值的悬垂曲面建模方法

说明书

本发明涉及曲面建模技术领域，具体涉及一种基于可视点和RBF插值的悬垂曲面建模方法。该方法包括：获取悬垂曲面建模的覆盖元素和基准平面，对覆盖元素和基准平面进行网格划分，得到三维场景网格模型；提取悬垂方向下三维场景网格模型中的可视顶点，将可视点作为悬垂曲面建模的输入参数；利用RBF插值算法计算悬垂曲面的拟合方程，根据悬垂曲面建模的输入参数，拟合悬垂曲面。本发明采用三维场景可视点作为悬垂曲面建模输入，可以尽可能保留目标曲面的局部特征，并利用RBF插值算法计算目标曲面方程，得到平滑的输出结果，无需进行二次平滑操作，能够一次性创建出效果较好的平滑悬垂曲面。

技术领域

本发明涉及曲面建模技术领域，具体涉及一种基于可视点和RBF插值的悬垂曲面建模方法。

背景技术

悬垂曲面又叫覆盖曲面，是一种利用物理力学特性模拟覆盖在指定元素表面且具备悬垂效果曲面的三维建模方法。悬垂曲面的应用非常广泛，比如：地形模拟、织物悬垂形态模拟、悬垂形机械零件和建筑造型的设计及建模等等。

目前公开的悬垂曲面建模方法中，大多基于全局光栅图像的深度值重建悬垂曲面的方法来实现。这种方法首先识别出试样的边缘轮廓，然后从全景光栅图像中提取等高线信息，对光栅条纹进行定位，计算出光栅条纹所在位置的空间高度，从而得到试样上光栅取样点的三维坐标数值，再利用双三次贝赛尔曲面重建试样悬垂形态的三维图像。当等高线过梳时，悬垂曲面会带有层次感，效果不佳；实际应用时，往往需要配合均衡化算法，对曲面进行二次平滑操作，才能得到理想的效果。

另外，现有的Bentley、犀牛等三维设计软件中也存在悬垂曲面建模功能，其曲面建模效果较好，但悬垂曲面建模算法不公开。

因此，需要提出一种新的悬垂曲面建模方法，以便能够一次性创建出效果较好的平滑悬垂曲面。

发明内容

为了对现有悬垂曲面建模方法等高线过梳时，悬垂曲面会带有层次感，效果不佳，需对曲面进行二次平滑操作，才能得到理想的效果的问题，本发明提供了一种基于可视点和RBF插值的悬垂曲面建模方法，能够一次性创建出效果较好的平滑悬垂曲面。

为实现上述目的，本发明实施例提供了如下的技术方案：

第一方面，在本发明提供的一个实施例中，提供了一种基于可视点和RBF插值的悬垂曲面建模方法，包括以下步骤：

获取悬垂曲面建模的覆盖元素和基准平面，对覆盖元素和基准平面进行网格划分，得到三维场景网格模型；

提取悬垂方向下三维场景网格模型中的可视顶点，将可视点作为悬垂曲面建模的输入参数；

利用RBF插值算法计算悬垂曲面的拟合方程，根据悬垂曲面建模的输入参数，拟合悬垂曲面。

在本发明提供的一些实施例中，所述覆盖元素为被悬垂曲面覆盖的元素，所述悬垂方向为所述基准平面的平面法向量方向的反方向，所述基准平面的范围即悬垂曲面建模计算范围。

在本发明提供的一些实施例中，所述基准平面为自定义的一个矩形基准平面。

在本发明提供的一些实施例中，对覆盖元素和基准平面进行网格划分，得到的三维场景网格模型为三维场景的三角片网格模型；所述网格划分为将覆盖元素和基准平面拆分为诸多三角形。

在本发明提供的一些实施例中，所述覆盖元素采用Delaunay三角剖分算法进行网格划分，所述基准平面采用均匀拆分法进行网格划分，所述基准平面拆分为若干个矩形块，每个矩形块按对角线拆分为两个三角形。

在本发明提供的一些实施例中，悬垂方向下三维场景网格模型中的可视顶点提取的方法为：沿悬垂方向获取三维场景网格模型中所有三角片上可视顶点数据。

在本发明提供的一些实施例中，所述可视顶点的计算方法，包括以下步骤：