[发明专利]一种基于点灯法的三维模型精确体素化方法

说明书

本发明提供一种基于点灯法的三维模型体精确分区体素化方法，本发明主要包含：输入三维模型文件，并对模型内部进行四面体剖分处理，对三维模型内部的四面体和顶点数据进行统计整合，确立模型的最小AABB'包围盒；接着对每个四面体做点灯法处理，得到以模型内部为主体的体素化模型model_A；对每个四面体做桁架构造法处理，得到由所有四面体的边角所构成的骨架体素结构模型model_B；最后，对前面两步得到的模型进行体素求并，合成得到最终的体素化模型model_voxel，本发明三维模型实体分区体素化方法具有极高的适应性和可操控性，大幅提高了体素化的效率，能有效应对多模型和复杂模型下的体素化漏洞问题。

技术领域

本发明属于计算机图形处理技术领域，具体涉及一种基于点灯法的三维模型精确体素化方法。

背景技术

随着计算机图形/图像技术的发展，三维模型的设计建模在增材制造、虚拟现实、多媒体视频、影视动画等领域得到了广泛的应用。三维模型的造型方法多样且复杂，如何在满足越来越高的全面性建模要求的同时，利用一种通用快捷的建模方法去构造和存贮三维模型，成为三维建模领域的重要课题。

众多学者先后提出了基于体素化的模型建模方法，可将三维模型分解为等大小的正方体单元进行组合表示。但是这些体素化算法在对模型的处理中不可避免地存在着各种问题。在模型的棱边、顶点上常常会出现细微的划分漏洞，当模型外表面特征较为复杂时很难表征划分的完整性。划分的精细度由正方形单元即体素单元的大小而定，体素单元过大时模型划分不精细，体素单元过小会保证精度，但是会大大增加处理的计算量，使建模效率变得低下。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明提供了一种应对性广、准确性强的三维实体模型体素化方法，以解决传统体素化算法中精确度不足，且容易出现边界划分漏洞的问题，大幅提高体素化处理的适应性和可操控性。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于点灯法的三维模型精确体素化方法，主要包括以下步骤：

步骤1：导入三维模型文件，对原始模型进行四面体剖分处理，得到模型的拓扑信息数据组，计算模型的最小AABB'包围盒，划分体素单元，并记录包围盒内所有体素的顶点坐标信息；

步骤2：根据模型剖分得到的拓扑信息数据组，进行“搜寻点灯法”算法处理，对有用的体素单元用‘a’进行标记，得到体素化模型model_A；

步骤3：根据模型剖分得到的拓扑信息数据组，进行“桁架构造法”算法处理，对有用的体素单元用‘b’进行标记，得到由所有四面体的边角所构成的架构体素化模型model_B；

步骤4：对“搜寻点灯法”得到的体素模型model_A和“桁架构造法”得到的模型model_B进行合并，得到最终体素化的模型model_voxel。

进一步的，所述步骤1进一步包括以下步骤：

步骤1.1：导入三维模型数据文件；

步骤1.2：对三维模型进行四面体网格剖分操作，得到模型的拓扑信息数据组；

步骤1.3：读取得到的拓扑信息数据组，通过建立集合P₀包含模型内部所有的点信息，构建集合E₀包含模型内部所有的四面体信息；

步骤1.4：根据集合P₀中记录的所有点的坐标信息，建立模型的最小AABB包围盒；

步骤1.5：设置体素单元的径长L，对模型的最小AABB包围盒做取整化处理，得到模型的最小AABB'包围盒；