[发明专利]一种VR环境中基于卷积曲面逼近的建模方法

摘要

本发明提出了一种VR环境中基于卷积曲面逼近的建模方法，包括选择点、线、面三种骨架中的一种并设置大小和厚度，通过VR手柄的按钮输入骨架，使用卷积曲面对具有半径信息的点、线、多边形骨架进行逼近，系统把得到的输入骨架转到GPU上进行并行场计算并提取等值面四个步骤。本发明改进了现有3D建模工具基本都是基于二维平面进行建模导致使用复杂和在VR中建模输入大小与输出模型大小不匹配的缺点，使用基于骨架的卷积曲面逼近的方法，为了接近在交互系统中用户输入的不同半径的骨架，分别针对线段骨架末端和多边形骨架边缘推导出了闭合形式的解决方案。此外，对各种复杂的形状，也提供了不同的人性化涂刷方案来简化输入。

主权项

1.一种VR环境中基于卷积曲面逼近的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)用户选择点、线、多边形三种骨架的其中一种，并指定其大小和厚度；/n2)用户通过VR手柄的按钮输入一个骨架；/n3)使用卷积曲面对具有半径信息的点、线、多边形骨架进行逼近；/n4)在系统得到输入的骨架后会把它们转到GPU上进行并行场计算，然后使用CUDA引导之后的多线程等值面提取；/n所述步骤3)中的点骨架的卷积曲面会退化成元球曲面，所以为了保证等值面到点骨架的距离为d且支持半径为R_i，所设置的点骨架的场权重λ_i对应函数如下：/n /n其中是等值面到点骨架的距离，R_i为支持半径，T是等值面提取的全局阈值；/n所述步骤3)中的线骨架根据给定支持半径R_i得到的p点处场函数和场权重λ_i对应函数如下：/n /n其中是等值面到线骨架内部的距离，R_i为支持半径，T是等值面提取的全局阈值，为了防止线骨架末端等值面的崩塌从而产生比预期更短的圆柱形卷积曲面，将原线段进行延伸，得到延伸后p点的场函数对应如下：/n /n其中v＝d_i-u，其中u＝0.4863R_i为延伸的长度，R_i为支持半径；/n所述步骤3)中的多边形骨架根据给定支持半径R_i得到的p点处场函数和场权重λ_i对应函数如下：/n /n其中是等值面到多边形骨架内部的距离，R_i为支持半径，T是等值面提取的全局阈值，为了防止多边形骨架末端等值面的崩塌，将原多边形边缘向外进行偏移，得到偏移后p点的场函数对应如下：/n /n其中θ＝2.99表示由偏移多边形与支持球面交叉得到的角，r₀为支持球面对多边形面投影的圆的半径，r₀＝R_i，R_i为支持半径，最终得到边缘向外偏移的距离/n