[发明专利]一种基于手绘线条的三维雕刻方法

权利要求书

1.基于手绘线条的三维雕刻方法,是指通过用户交互方式生成三维网格模型表面的若干手绘曲线，利用定义为三维模型顶点到手绘线条集距离的轮廓函数计算三维模型上手绘曲线集附近顶点的平移距离，并对三维模型上与手绘曲线集距离不超过给定雕刻线条宽度的顶点进行位置平移实现三维模型的雕刻效果。其特征在于该三维雕刻方法避开了模型参数化这一过程，实现了网格模型表面细节纹理的一种操作简单、高效快速、雕刻方便的三维雕刻方法。主要包括以下四个步骤：1)用户交互式绘制三维网格模型上的若干手绘线条，通过曲线细化确定手绘曲线经过的三维模型表面边点，并将手绘曲线经过的模型三角面片去除，将去除部分经三角剖分成小三角面片之后再插入到原始三角网格模型中， 

2)计算三维网格模型上的顶点到用户手绘线条集的距离。在三维模型顶点到用户手绘线条集的距离计算中，将手绘曲线集看作若干条不连续的曲线组成，利用顶点到单条手绘曲线的距离计算并取其最小值作为顶点到手绘曲线集的距离；而在顶点到单条手绘曲线的距离计算中，将单条手绘曲线看作若干条依次相连的线段组成，顶点到单条手绘曲线的距离可以转化为对计算顶点到组成单条手绘曲线的每条线段的距离最小值来计算， 

3)根据用户选取的雕刻线条宽度以及定义为三维模型顶点与手绘曲线集距离的轮廓函数，计算三维模型上与手绘曲线集距离不超过给定雕刻线条宽度的网格模型顶点的平移距离以及平移方向；其中为了防止由于三维网格模型表面不同的局部形状导致顶点平移后产生不同程度的自交现象，三维模型顶点的平移方向使用统一的平移方向来处理要改变的三维模型上手绘曲线集附近顶点的位置， 

4)根据计算得到的三维模型顶点平移距离以及平移方向，对三维模型上与手绘曲线集距离不超过给定雕刻线条宽度的顶点进行平移得到模型的三维雕刻效果。 

2.如权利要求1所述的基于手绘线条的三维雕刻方法，其特征在于： 

步骤2所述的顶点到单条手绘曲线的距离或顶点到每条线段距离的最小值的计算，即顶点P到曲线的距离为： 其中记Dis(P,V_j)为点P和点V_j之间的欧氏距离，为点P和其在曲线上的线段V_jV_j+1投影点之间的欧氏距离，从而，顶点P到手绘曲线集C(s)={C₁,C₂,…,C_s}的距离Dis(P,C(s))计算为： 

步骤4中所述的平移是：对于与手绘曲线集距离不超过给定纹理宽度W的模型顶点P，进行如下平移操作：OP′=OP+γH(Dis(P,C(s)))·N_avg。其中O为坐标原点，点P′为P点经平移操作后的顶点位置，γ为纹理凹凸系数，H(·)为轮廓函数，N_avg为平移方向。