[发明专利]一种虚拟场景中的悬链线快速建模方法

说明书

本发明属于虚拟仿真领域，具体涉及一种虚拟场景中的悬链线快速建模方法，包括设定悬链线的基本外形参数并生成初步模型，设置并调整悬链系数，自动化生成悬链线模型并存储等步骤，该方法能够解决需要大量建立符合物理规律的悬链线可视化模型同时保证仿真系统高效运行的问题，可灵活运用于各类包含大量线缆、绳索的仿真场景，基于该方法构建的悬链线模型，严格遵守悬链线自然垂挂的物理规律，为需要逼真表现线缆、绳索垂挂状态的场景的创建效率提供了很好的提升手段，在表现效果优秀的基础上，模型结构简单，适用于大规模渲染，结合图形优化技术，能够满足大型复杂场景的运行效率需求。

技术领域

本发明属于虚拟仿真领域，具体涉及一种虚拟场景中的悬链线快速建模方法。

背景技术

当下，虚拟现实技术飞速发展，虚拟仿真/虚拟现实技术在专业人员培训、设施建设规划等领域正有着成为主流手段的趋势。其中，建立逼真的、符合客观规律的仿真场景，是实现上述要求的关键内容，而建立场景的效率，将在很大程度上影响着相关内容生产、迭代进步的速度。例如在电力系统、安全教育等领域，在场景中建立大批量的垂挂绳状物体（如电线、链条、绳索）的模型，是关键而又繁复的一项工作，而所需要的建立的这些质地均匀，自然下垂的悬挂物体，在专业领域被划归为“悬链线”。

当前在虚拟场景中建立大量悬链线模型的方法，主要有人工手动建模方法和物理推演方法。其中，人工手动建模方法是依据悬链线悬挂的位置，建模人员参考照片或利用其它方式，手动对每一位置的悬链线在建模软件中进行建模，并划分UV、赋予材质，再将其导入虚拟场景中进行摆放，从而完成场景搭建；而物理推演方法，是在虚拟场景中，利用有限元或铰链方式，将每一条绳索分解为若干相连的区段，并为每一区段赋予物理属性，在程序运行时，利用物理引擎或算法解算每一区段的状态，从而模拟出绳索悬挂自然下垂的特征。

人工手动建模方法主要的缺陷在于：

（1）悬链线形状复杂，非常规圆、椭圆等形状可以表示，手动建模难度大，无法精确表现悬链线的关键特征，导致建模结果不逼真，或需要付出更多的劳动以满足预期要求；

（2）在虚拟场景中含有大量悬链线模型，且模型参数差异较大时，人工建模工作量激增，需针对每一种参数下的模型单独手动建立模型，并伴随着反复的建模工具——仿真引擎之间的文件交换操作，效率低下。

物理推演方法的主要缺陷在于：物理推演方法能够较为精确得解算出悬链线的自然垂挂状态，符合客观规律，但物理解算自身对计算机计算能力存在较大的压力，随着计算精度要求的提高，计算压力也随之增大，当面临场景中包含大量悬链线的情况时，计算机的计算能力将被大量挤占，影响其它关键功能的运行。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种虚拟场景中的悬链线快速建模方法，该方法运用于虚拟场景进行建模，能够解决需要大量建立符合物理规律的悬链线可视化模型同时保证仿真系统高效运行的问题。

本发明提供了一种虚拟场景中的悬链线快速建模方法，包括如下步骤：

S1：设定悬链线的基本外形参数，输入悬链线三维模型，构建生成初步模型；

S2：设置并调整悬链系数，将设置并调整后的悬链系数输入悬链线三维模型，获取呈现悬链线模型的大致外形，直至满足期望要求；

S3：基于符合期望要求的大致外形，自动生成悬链线模型并进行存储：

进一步地，所述S1具体包括：

S1-1：在虚拟场景中获取悬链线的起点坐标和终点坐标，并输入悬链线三维模型；

S1-2：设置期望获得的悬链线模型半径，并将其输入悬链线三维模型；

S1-3：设置悬链线周向分段数，并将其输入悬链线三维模型；

S1-4：设置悬链线轴向分段数，并将其输入悬链线三维模型；