[发明专利]STL文件格式的三维模型着色及颜色信息存取方法

说明书

技术领域

本发明属于三维模型可视化技术领域，具体涉及一种针对STL文件格式的三维模型着色及颜色信息存取方法。

背景技术

STL(STereo Lithograph)文件格式是以三角形集合来表示物体外轮廓形状的三维几何模型，目前已被广泛地应用于各种三维实体模型处理领域。但是由于STL文件所表达的三维模型仅仅记录了物体表面的几何位置信息，没有任何表达几何体之间关系的拓扑信息，同时模型整体颜色单一，因此，在表达比较复杂的三维模型结构时，其可视化效果不尽人意。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题。

本发明的目的在于利用STL文件格式中的预留空间存储颜色信息，同时提供一种对STL文件中存储的三维模型感兴趣区域进行着色的方法，以提高三维模型的可视化效果。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：STL文件格式的三维模型着色及颜色信息存取方法，首先改进STL文件的格式使其能够存储三角形的颜色信息；其次，根据三维模型的可视化需求对模型的感兴趣部分进行边界划分和区域颜色填充；最后将颜色信息存入改进的STL文件中。

上述过程具体包括两个方面：STL文件格式的改进与三维模型感兴趣区域的着色及颜色信息的存储。

一、STL文件格式的改进。

原有的常规STL文件格式用固定字节数来给出三角形面片的几何信息，如说明书附图1所示，文件起始的80个字节是文件头，用于存储相关文字信息，接着用4个字节的整数来描述模型的三角形面片个数，后面逐个给出每个三角形面片的几何信息。其中，每个三角形面片占用固定50个字节，依次是3个4字节的浮点数描述三角形面片的法矢量；3个顶点坐标依次用3个4字节浮点数来描述；最后还有2个字节的预留空间。

本发明中改进的STL文件，用每个三角形记录中2个字节的预留空间来定义颜色属性，为了保证系统灵活性，空间只保存颜色的编号，具体的显示颜色通过定义颜色属性表来实现。在打开文件时，读取对应的颜色编号，通过颜色属性表中与编号对应的颜色值确定相应的颜色，同时，能够通过修改颜色属性表中的颜色信息进行颜色修改。

其中，颜色属性表通过不同的数字标注对应的RGB颜色信息，首先对三维模型中用到的所有颜色进行编码，然后，将感兴趣部分中的三角形的颜色编码存入到改进的STL文件的预留空间中。

二、三维模型感兴趣区域的着色及颜色信息的存储。

2.1、对三维模型进行平移、旋转和缩放等操作，使感兴趣的部分以合适的大小和角度显示在屏幕的正面。

2.2、根据感兴趣的部分的大致范围用鼠标在二维屏幕上确定一个矩形区域，其中选择该矩形区域的左上角(XLT,YLT)和右下角(XRB,YRB)坐标即可；该矩形区域应包含需要着色的感兴趣区域。

2.3、将二维屏幕上划分的区域映射到三维模型上，并通过三角形区域扩散算法将感兴趣区域所在的大致区域从映射到三维模型上的区域中分离出来，该区域称为感兴趣映射区域。

2.4、应用鼠标在二维屏幕上划分感兴趣区域边界，屏幕边界上的点的坐标存放在数组EdgePoint2D[][2]中，通过映射方法将边界数据映射到三维模型的感兴趣映射区域endRegionBuf[]上，最后三维模型上的感兴趣区域边界的数据存放在EdgeTri3D[]中。

2.5、判断缓冲区EdgeTri3D[]中三角形所构成的边界是否封闭，如果不封闭，需要通过连接算法进行连接以确保边界的封闭性。

2.6、对边界及边界内的三角形进行着色：边界上的三角形编号通过缓冲区EdgeTri3D[]取得，边界内的三角形编号通过颜色填充算法获取。

2.7、将颜色信息存入改进的STL文件中：首先对三维模型中用到的所有颜色进行编码，然后，将第2.6部分获取的感兴趣部分中的三角形的颜色编码存入到改进的STL文件的预留空间中。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明在表达比较复杂的三维模型结构时，其可视化效果非常出色，极好的补充了现有技术不足，同时由于改进了存储方式和处理方式，因此也有助于运行效率的提升以及处理成本的缩减，具备较好的技术启发性，意义深远。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1所示为改进的STL文件颜色信息存取示意图；

图2所示为三维模型感兴趣区域着色流程图；

图3所示为OPENGL平台透视投影示意图；

图4所示为STL格式的脑干三维模型图；