[发明专利]一种二维草图智能三维化处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像处理方法，具体地说，是涉及一种二维草图智能三维化处理方法。

背景技术

手绘草图是人们非常自然和常用的创作与表达方式，随着触摸屏设备的普遍使用，在移动终端上徒手进行二维绘画已经比较常见，但是能自动完成三维化处理功能的方法或系统尚且很少。目前能够进行三维设计的软件均为专业软件，如3DSMax，Maya等，都需要配套的操作系统和显卡支持，需要专业训练才能使用，一般用户尤其是儿童用户不易使用。而Windows系统自带的画图程序、KidsPaint等应用程序以及在移动终端上目前较为主流的绘画软件FingerPaint、DrawingPad等，虽然包含比较丰富的画图功能，但均只限于二维绘图，无法实现三维化效果。

最近，在iOS设备上也出现了一款三维立体画板应用，可以绘制出视觉感受上的三维效果，但是，这种立体效果是通过三维立体画的原理实现的，利用左右两眼的视差使得图像看起来像三维，因此在本质上属于伪三维，没有真正的三维模型或实体。

除此之外，上述应用尤其对于儿童用户群，其输入均无法给予互动、评价或引导，因此不足以激发儿童更进一步的认知和动手能力的开发。而手绘草图的三维化与虚实交互能够有效促进儿童的立体空间认知、事物联系的认知及操作能力的发展，对于扩大儿童认知范围和视野，提高儿童学习兴趣，激发儿童创造力与想象力有着非常重要的作用。对于一般用户而言，二维草图的自动三维化也能够使其创意更加生动形象，加快创作过程，激发创作思路，促进更加直观的沟通模式。

发明内容

为解决现有画图软件仅限于二维图像绘制、三维设计软件过于专业和复杂、不易使用的问题，本发明提出了一种二维草图智能三维化处理方法，可以将用户绘制的二维草图自动处理成三维图形，提供一个简单易用的人机交互界面，实现立体化效果及丰富的后续处理功能。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种二维草图智能三维化处理方法，包括以下步骤：

（1）、捕捉并绘制用户手绘草图的轨迹，得到二维封闭轮廓；

（2）、对所述二维封闭轮廓提取中间骨架线；

（3）、按照选定比例提升所述中间骨架线；

（4）、用椭圆曲线连接骨架点与外围轮廓点，形成粗糙的三维模型的线状结构，其中，所述骨架点为所述中间骨架线上的点，所述外围轮廓点为所述二维封闭轮廓上的点；

（5）、对所述三维模型的线状结构获得三维点云，使用网格生成算法构建得到连续、平滑的三维网格模型。

进一步的，所述步骤（2）中，对所述二维封闭轮廓提取中间骨架线包括以下步骤：

（2.2）、将所述二维封闭轮廓利用Delaunay三角剖分算法进行三角剖分；

（2.2）、取三角剖分相应的各内边E_m（m=1,2…），得到内边集合E，取各内边E_m的中点P_m，得到内边中点集合P；

（2.3）、判断所述内边中点集合P中的每一个值P_m是否在所述二维封闭轮廓内部，若不在其中，则删除该内边中点P_m及其所对应的内边E_m，更新所述内边集合E及内边中点集合P，所述内边中点即骨架点；

（2.4）、将相邻的内边中点两两连接，形成中间骨架线。

进一步的，在所述步骤（2.4）后，还包括（2.5）、对所述中间骨架线优化的步骤：

找出所述中间骨架线的端点集S，所述端点集S为位于所述中间骨架线端部的所有内边中点的集合，对S中的每个值S_i（i=1,2…）作如下处理：

（2.5.1）、以S_i所在的内边为直径画圆，如果该圆包含所述外围轮廓点，则进行步骤（2.5.2）；否则，处理下一个端点；

（2.5.2）、找到与S_i相连的骨架点S_j，将S_i删除，所述骨架点S_j自动成为端点，返回步骤（2.5.1），处理下一个端点。

进一步的，所述步骤（3）中，按照选定比例提升所述中间骨架线包括以下步骤：

（3.1）、计算内边集合E中各内边E_m的长度L_m；