[发明专利]基于二维手绘线画图的三维实体模型便捷生成方法

摘要

基于二维手绘线画图的三维实体模型便捷生成方法，包括以下三个步骤：1)设计者根据预先定义的手绘线条输入规则，在设计板上人工手绘出需要重建的实体模型的平行投影线画图；然后设计者利用二维手绘线画图指定由哪些顶点构成一个面的所有面信息，并指定作为立方角的初始顶点。2)从初始立方角开始，基于二维线画图是三维模型的平行投影这一假设，根据立方角理论，逐步恢复出所有顶点的三维坐标信息。3)根据设计者的输入信息，识别出三维实体上的所有平面和曲面，分别对模型上的多边形面、带状曲面、中空内柱面或中空多边形面进行网格三角化，并输出三维实体模型。本发明提供了一种操作简单、方便快捷、造型丰富的三维复杂实体的精确生成方法。

主权项

基于二维手绘线画图的三维实体模型便捷生成方法，包括以下步骤：步骤1，设计者根据预先定义的手绘线条输入规则，根据设计上和功能上的要求在设计板上人工手绘出需要重建的实体模型的二维平行投影线画图；然后利用二维手绘线画图指定由哪些顶点构成一个面的所有面信息，并指定作为立方角的初始顶点；步骤2，从初始立方角开始，基于二维线画图是三维模型的平行投影这一假设，根据立方角理论，逐步恢复出所有顶点的三维坐标信息；基于二维线画图是三维实体模型平行投影的假设，可以将二维线画图上的顶点x坐标和y坐标实际对应于三维实体上顶点的x坐标和y坐标，需要恢复的仅仅是每个顶点的z坐标。假定初始立方角顶点z坐标为0，利用立方角理论可以计算出每个顶点的z坐标如下：设点O是立方角，假设a、b和c分别是以点O为起点的三个两两垂直的空间向量OA、OB和OC之间的夹角，那么顶点A、B和C的z坐标可以用以下公式(1)得到： z A = z O ± - ( cos b ) ( cos c ) ( cos a ) · | OA | z B = z O ± - ( cos a ) ( cos c ) ( cos b ) · | OB | z C = z O ± - ( cos a ) ( cos b ) ( cos c ) · | OC | - - - ( 1 ) 其中cosa,cosb,cosc≠0；|OA|,|OB|,|OC|分别为向量OA,OB,OC的长度；zO,zA,zB,zC分别为点O和点A、B和C的z坐标；对于三维空间中的平面来说，已知三点可以唯一确定一个平面，其方程可以表示为：Ax+By+Cz+D=0；如果已知该平面上一点的x坐标和y坐标，可以求得第三维z坐标如下：z=‑(D+Ax+By)/C,C≠0。利用该方法可以恢复出所有已知平面上已知x坐标和y坐标的顶点z坐标；对于手绘曲线线条形成的曲面情形来说，方法利用二阶B样条曲线来近似手 绘曲线，在二阶B样条曲线上分别密集采样一系列离散采样顶点，并对曲面进行离散三角化，从而可以利用上述方法来恢复离散顶点的第三维z坐标；步骤3，根据设计者的输入信息，识别出三维实体上的所有平面和曲面，分别对模型上的多边形面、带状曲面、中空内柱面或中空多边形面通过依次连接相邻采样顶点进行网格三角化，并输出三维实体模型。