[发明专利]基于视图的体素几何参数提取方法

说明书

本发明针对模型引导的三维重建问题，提出基于三视图的人机结合的体素几何参数提取方法。该方法以记录一个组合体三视图的数据文件为输入，通过图线分类读取、视图分割和投影坐标转换得到以两个坐标形式表示的组合体的三个投影图，接着在搭建的四视区图形平台的左上、左下和右上视区分别显示主视图、俯视图和左视图，然后利用图形平台的交互技术并结合人读图的优势人机交互描绘非拉伸体素的三个投影或拉伸体素的基图形实形及拉伸线，最后由计算机识别出体素类型并输出体素的几何参数。本发明的体素几何参数提取方法具有简单高效、运算量小、可靠并且很实用等优点，可用于逆向工程中的三维建模、基于草图的产品三维设计和制图课程中读组合体视图的计算机辅助教学。

技术领域

本发明属于计算机图形学技术领域，涉及三维几何模型重建中体素几何参数提取所用的方法，具体地说是基于视图的体素几何参数提取方法，可用于逆向工程中的三维建模、基于草图的产品三维设计和制图课程中读组合体视图的计算机辅助教学。

背景技术

随着计算机技术的不断发展和CG/CAD/CAM在制造业领域的不断推广，现在CAD/CAM正朝着智能化和集成化方向发展，出现了一些新的制造模式。在这些新模式中，数据模型起到了关键作用，产品数据模型由机械工件的几何模型加上有关工件的技术信息和装配构成，有了产品模型，既可以通过各种造型加上有关工件的技术实现对产品的直观了解，也可以对产品的装配过程和方式进行规划和模拟。在传统的制造系统中，工程视图作为一种以投影原理表达空间三维形体的有效手段。但是在目前的集成制造系统中，三维数据是产品数据模型的几何核心，以工程图的形式表达的信息并不能直接用于CAD/CAM的集成化制造过程中，而在长期的实践中，积累了大量的二维工程图纸，因此，如何通过三维重建技术在采用三维数据模型的新技术和采用二维表达的工程图之间架起一座联系的桥梁，是一个迫切需要解决的问题。

工程三视图是以正投影的原理表达三维零件的一种有效手段。它广泛应用于机械零件设计领域。自Idesawa于20世纪70年代首次发表关于由工程三视图重建三维物体的论文以来，这一课题的研究受到普遍重视，其研究动因主要来自两个方面：一是人工智能领域的研究工作者试图解决工程三视图的机器解释问题，从而拓宽计算机视觉和机器人视觉功能的应用范围；二是从事CAD/CAM的科技人员则以此作为计算机辅助几何造型的一种新的方法来研究。基于多个视图进行三维几何造型进入本世纪后，愈发受到研究人员的重视，其新的应用主要有：①3D打印模型的获得。如用户购买的产品零件坏了，不想购买或买不到，可以通过3D打印得到。若用户没有该零件的3D模型，可以拍照零件的几个典型视图图片并经矢量化软件处理，借助三维重建软件就可建立该零件的3D模型，然后用3D打印机打印出该零件；②基于草图的产品设计代表一种产品设计方法，人们可以勾画零件视图草图、装配体视图草图进行产品设计，而不是直接建三维模型设计，有了视图草图，再经过视图规整处理，利用三维重建软件就可方便地得到零件的三维模型；③制图课程中读组合体视图的计算机辅助教学。可以依据课程教学中的“形体分析法”，按照人识图的思路，辅助人机交互操作研制三维重建软件，作为读图教学通用软件平台使用。