[发明专利]基于扫描输入的三维鞋楦重建方法

说明书

技术领域

本发明涉及一套鞋楦模型建模的方法，尤其是涉及一种基于扫描输入的三维鞋楦重建方法。

背景技术

鞋楦设计生产在制鞋过程中占有显著地位，鞋楦CAD技术制约了整个制鞋CAD系统的发展过程，是制鞋CAD技术应用的瓶颈技术。目前制鞋CAD技术发展现状主要是针对通用鞋楦设计的研究，个性化鞋楦方面研究较少。现有的三维鞋楦设计中主要是通过脚型的特征线和特征线来构造曲面形状，从而制作出鞋楦。这种通过曲面构造而来的鞋楦，和脚型存在一定的差异，不能达到非常满意的效果，因而需要更加适合的拟合脚型的鞋楦模型建模方法。

发明内容

为了实现鞋楦有楦设计中鞋楦模型的建模问题，本发明的目的在于提供一种基于扫描输入的三维鞋楦重建方法，能够提取出特征线和轮廓线便于后续的模型修改。由于采用扫描输入、经过预处理的鞋楦模型其拓扑结构为不规则的网格模型，不能实现模型的精度要求和后续的修改变形，因而需要将其转化为规则的网格模型。本发明即提供了一种有效的转化方法，将初始不规则的网格模型利用分片技术重建为规则的网格模型，从而支持对于鞋楦模型后续的修改变形。

本发明采用的技术方案是：

一种基于扫描输入的三维鞋楦重建方法，其特征在于：利用三维扫描仪对母楦扫描获取数据，通过计算机数据处理生成母楦的点云数据模型；对点云数据模进行预处理，获得初始鞋楦模型；进行自动特征识别，利用表面分片技术生成鞋楦所有子面片，缝合所有子面片生成整个鞋楦表面，得到重建后的鞋楦模型。

所述利用三维扫描仪对母楦扫描获取数据，通过对母楦不同侧面的扫描获得各个侧面的数据，通过自动拼接的计算机数据处理方式生成母楦的点云数据模型。

所述进行自动特征识别时，鞋楦表面定义若干特征点用中心特征线和跖围特征线，采用截面法进行识别。

所述两条特征线的定义分别为：中心特征线为经过统口前点、统口后点以及鞋楦最前点的表面曲线；跖围特征线为鞋的楦头中最宽的表面曲线。

所述利用表面分片技术生成鞋楦所有子面片，将鞋楦表面分为脚尖部分、楦头部分、楦体部分、楦后跟部分和统口部分，每部分的子面片采用不同的曲面结构进行重建。

所述每部分的子面片采用不同的曲面结构进行重建，分别为拓扑为四边形的曲面结构、拓扑为三角形的曲面结构或拓扑为筒形的曲面结构。

本发明为了解决鞋楦建模的技术问题，对三维扫描输入的数据模型通过截面法实现对鞋楦特征点和特征线的识别；为了能有效的重建三维扫描输入后的数据模型，采用对三维鞋楦模型表面进行区域划分的分片建模技术，将模型表面的子面片分为三种类型曲面进行重建。

与背景技术相比，本发明具有的有益效果是：

利用三维扫描技术获取鞋楦模型数据，将鞋楦数据进行点云处理后转化为网格模型，具有精度高，速度快，数据量大的优点。

通过鞋楦模型的自动特征识别技术，可以自动得到鞋楦的各个特征点和特征线，免去了原特征信息文件的丢失或损坏带来的诸多问题，对提高系统的完善性有十分重要的作用。

在鞋楦的曲面生成过程中，表面曲率变化较大的部位如脚尖、脚后跟等部位是进行曲面生成时的难点，采用分片技术可以降低曲面构件的难度，对不同区域的面片采用合适的曲面重建方法，保证了鞋楦模型表面的精确度。同时曲面划分后的轮廓线也为后续基于草图驱动变形的鞋楦曲面修改变形提供了便利。

附图说明

图1是基于扫描输入鞋楦处理的技术路线图。

图2是鞋楦特征点和特征线定义示意图。

图3是三维鞋楦模型表面的区域划分示意图。

图4是鞋楦模型网格拓扑结构示意图。

图5是重建后的鞋楦模型图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本发明通过与用户的交互式处理，实现基于三维扫描的鞋楦建模和变形，其技术路线如图1所示，具体包括以下实施步骤：

1、利用非接触式的三维光学扫描仪，采用自动拼接方式扫描数据，即对脚或者鞋楦进行不同侧面的多次(一般为四次)扫描，然后把多次扫描结果通过点云自动拼接构成整个点云数据模型。

2、采用Geomagic软件对点云数据模型进行如下步骤的预处理：

采用自动和手工相结合的方式去噪：对于比较明显的歧点，通过自动方式能快速准确地完成去噪；对于拼接后产生重合的歧点及空洞附近的歧点，采用手工方式祛除。

采用人工方式对点云上较大的洞进行修复：根据空洞的大小，均匀地分区域进行修补。整个鞋楦点云容易产生空洞的地方是后跟部位，一般分3～4个区域进行修补。