[发明专利]一种基于动作捕捉的三维建模系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三维建模工具，特别涉及一种基于动作捕捉的三维建模系统和方法。

背景技术

产品的三维设计是产品制造过程中的重要内容和核心步骤。产品三维模型的建立，工程师通常基于商业的CAD平台进行模型建立、模型编辑和模型操作，例如Solidworks、UG和Proe等。基于商业CAD平台的产品三维模型构建，往往依赖于程式化的步骤，由设计工程师一步一步按照计算机的要求进行模型几何、特征参数和约束的配置。例如，设计工程师往往先画模型的二维草图，然后约束草图的各尺寸，再由草图拉伸获得扫掠的三维实体模型。基于商业CAD平台程式化的产品三维模型设计具有以下几个方面的弊端：

1、产品三维模型的建立高度依赖草图、基准点、基准线和基准面。设计工程师需要花费大量的时间在草图设计，基准点、基准线和基准面等基准体系的设计上边。产品三维模型的构建过程是由二维草图到三维、先有基准约束再有几何/特征建模的过程。

2、基于二维草图到三维、先有基准约束再有几何/特征建模的程式化设计过程，跟人类对物理世界的三维认知习惯是相悖的。在进行产品三维设计时，需要在人脑中将三维模型转化到二维草图、再由二维草图转化到计算机中的三维模型的两次转换过程，这不仅需要占用较长的计算机操作时间，也分散了设计工程师的产品设计专注程度。

3、基于商业CAD平台程式化的产品三维模型设计，设计工程师与三维模型间的交互程度不够，商业CAD平台只是给予设计工程师视觉上的感受，在手部动作直接交互方面的沉浸性还不够。

发明内容

本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于动作捕捉的三维建模系统，该系统能够通过直接捕捉的动作轨迹进行三维模型的建立、编辑和操作，因此能够实现在有了产品三维模型的初步概念设计之后，再给模型添加精确的几何、特征和约束信息，实现先有几何/特征三维模型、再有基准约束、符合人类三维物体认知习惯的正向设计。

本发明的第二目的在于提供一种上述系统实现的基于动作捕捉的三维建模方法。

本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种基于动作捕捉的三维建模系统，包括动作捕捉系统和设置在终端的实体建模与编辑平台；所述动作捕捉系统和终端进行通信连接；

所述动作捕捉系统包括动作捕捉工具和数据处理分析模块；

所述动作捕捉工具，用于针对动作捕捉区域的动作轨迹信息进行实时捕捉，并且将捕捉的动作轨迹信息发送至数据处理分析模块；

所述数据分析处理模块包括第一分析处理模块、第二分析处理模块、第三分析处理模块、第四分析处理模块和系统工作状态获取模块；

所述第一分析处理模块，用于分析出用户动作轨迹信息中的状态切换动作信息，并且将状态切换动作信息反馈至终端的实体建模与编辑平台；

所述系统工作状态获取模块；用于从终端的实体建模与编辑平台中获取当前系统工作状态信息，其中当前系统工作状态包括三维模型建模状态、三维模型编辑状态和三维模型操作状态；

所述第二分析处理模块，用于在三维模型建模状态时，分析出用户动作轨迹信息中的三维模型建模信息；

所述第三分析处理模块，用于在三维模型编辑状态时，分析出用户动作轨迹信息中的三维模型编辑信息；

所述第四分析处理模块，用于在三维模型操作状态时，分析出用户动作轨迹信息中的三维模型操作信息；

所述实体建模与编辑平台包括状态切换模块、三维模型建立模块、三维模型编辑模块和三维模型操作模块；

所述状态切换模块，用于根据状态切换动作信息切换当前系统工作状态，并且将当前系统工作状态反馈至动作捕捉系统；

所述三维模型建立模块，用于在三维模型建模状态时，根据动作捕捉系统所分析出的三维模型建模信息建立三维模型；

所述三维模型编辑模块，用于在三维模型编辑状态时，根据动作捕捉系统所分析出三维模型编辑信息对三维模型进行编辑；

所述三维模型操作模块，用于在三维模型操作状态时，根据动作捕捉系统所分析出三维模型操作信息对三维模型进行操作。

优选的，所述动作捕捉系统中的动作捕捉工具为多目摄像头。

优选的，所述动作捕捉系统数据还包括与数据分析处理模块连接的数据采集卡，所述数据采集卡采集动作捕捉工具捕捉的动作轨迹信息，并且发送至数据分析处理模块。