一种3D模型的临摹渲染方法与流程

本发明涉及一种3d模型的临摹渲染方法，属于图像处理技术领域。

背景技术：

3d模型也可以说是用三维软件建造的立体模型，包括各种建筑、人物、植被、机械等等，比如一个大楼的3d模型图。

如今网络广告形式也多种多样，文字广告、图片广告、视频广告等等，其目的就是给用户提供更好的浏览方式、展示效果、吸引用户，提高用户的关注、互动、参与，以最终实现转化率。二维展示方式在不远的将来被三维立体方式所代替，这是一个必然趋势，但这必须以一种操作简便、成本低、真实感强的3d建模技术为基础。

现有3d建模工具进行模型建模完成之后，会形成一个模型文件，以3dmax为例，模型文件fbx，文件中描述的是大量的三角面（或四角面）、uv、材质等信息，数据复杂；数据量极大；需要专业的3d渲染引擎才能进行图形渲染；硬件配置要求高。而且，现在的互联网技术盛行，这样的文件描述信息已经脱离了互联网的发展轨道，数据扩展使用（比如说算法分析使用）难度较大，版本的维护比较麻烦，无法进行数据的结构化存储。而且，不同3d模型的模型特征无法通过机器学习进行转述，发挥更大的作用。

技术实现要素：

本发明的目的是：解决现有技术中3d渲染需要引擎对图形渲染、硬件配置要求高的问题，提出了一种新颖的3d建模方法。

技术方案是：

一种3d模型的临摹渲染方法，包括如下步骤：

第1步，针对需要建模的3d模型，构建出其包围盒；

第2步，将包围盒沿其长宽高三个方向拆分成子长方体；

第3步，将每个子长方体与原3d模型进行碰撞检测，将未发生碰撞的子长方体删除；

第4步，将剩下的子长方体在空间特征向量构建为新的3d模型。

在一个实施方式中，还包括以下步骤：根据所需要的3d模型的精度来确定第2步中拆分子长方体的个数。

在一个实施方式中，每个子长方体的大小都相等。

在一个实施方式中，在第3步中进行碰撞检测中，将相互碰撞的打上标签1，不相互碰撞的打上标签0。

在一个实施方式中，在第3步中进行碰撞检测后，构建以下向量：

[

[[a111,a121,……,a1n1],[a211,a221,……,a2n1],……,[am11,am21,……,amn1]],

[[a112,a122,……,a1y2],[a212,a222,……,a2y2],……,[am12,am22,……,amy2]],

………………

………………

[[a11p,a12p,……,a1yp],[a21p,a22p,……,a2yp],……,[ax1p,ax2p,……,axyp]],

]；

其中，m、n、p分别为在包围盒的长、宽、高方向上的子长方体的个数。

有益效果

1、简化了3d模型的空间结构数据。

2、3d模型数据系统结构化存储，摆脱传统的文件存储。

3、3d模型渲染脱离了3d引擎，更轻量化，促进了3d模型的移动化展示需求，降低了模型设计到模型展示的门槛。

4、3d图形的空间计算更加简单，可以很方便的解决模型的碰撞问题，模型的位置问题

5、其他算法更加易于使用分析。

6、可以通过机器学习进行不同模型特征分析，有更大的应用空间。

附图说明

图1是拟进行重新建模的圆柱体。

图2是构建的包围盒。

图3是包围盒进行拆分成子长方体。

图4是重新构建的3d模型。

图5是本方法的流程图。

具体实施方式

在实际图像处理中，需要对3d模型进行构建和渲染，而采用常规的3d引擎渲染时，导致计算量巨大、数据处理难度高、硬件配置要求高。

本发明的总体方法是：针对3d模型，可以获取到模型的包围盒（一个三维空间长方体坐标点集合，包围3d模型的最小长方体），根据实际的精度要求，可以将包围盒拆分成若干个小长方体，借用3d引擎分别针对原始3d模型和若干个小长方体进行碰撞检测，对每个小长方体进行空间标记，那么3d模型的外围轮廓的曲面会与某个/某些长方体发生了碰撞，因此，可以利用现有的3d碰撞检测技术区别出发生了碰撞，因此挑选出那些发生了碰撞的长方体，就可以获得曲面的轮廓，进而通过这些长方体的空间坐标位置构建出新的3d模型，也就使得整体3d模型得到了简化。

以下实施例是用一个圆柱体作为例子进行对该方法的说明：

现有特殊的3d模型就是一个圆柱体，如图1,取左下脚一个点作为三维坐标系的原点，取圆柱的底面圆半径为r,底面圆的直径为d=2r,圆柱的高为h。

借用3d引擎的计算包围盒，那么它的包围核就是图2，包围盒的三维空间坐标为

(0,0,0)(d,0,0)(0,d,0)(d,d,0)

(0,0,h)(d,0,h)(0,d,h)(d,d,h)

图2经过4×4×4的拆分(即x、y、z轴各个方向都是4等份拆分)之后得到图3，形成一个由64个小长方体组成的大的长方体，我们称这64个小长方体分别为b1,b2,b3,…,b64，那么每个小长方体的长l=r/4,宽w=r/4,高h=r/4。

假定p(x,y,z)表示三维空间(x,y,z)位置上小长方体的八个坐标点

(0,0,0),(rx/4,0,0),(rx/4,ry/4,0),(0,ry/4,0)

(0,0,hz/4),(rx/4,0,hz/4),(rx/4,ry/4,hz/4),(0,ry/4,hz/4)

将得到的各个小长方体的三维空间坐标p(x,y,z)分别利用3d引擎进行自动建模，形成空间模型m(x,y,z)。

借助于3d渲染引擎或者其他3d碰撞检测的工具，我们可以分别将m(x,y,z)与原始3d模进行碰撞检测，当m(x,y,z)与原始模型相互碰撞的则打上碰撞标签1，不相互碰撞的打上碰撞标签0。这样，可以得到一个碰撞矩阵v。这样，可以得到一个碰撞矩阵v。

碰撞矩阵v如下：

碰撞矩阵v(x,y,z)x,y,z∈(1,2,3,4)如下：

v(x,y,z)=[

[[0,1,1,0],[1,1,1,1],[1,1,1,1],[0,1,1,0]],

[[0,1,1,0],[1,1,1,1],[1,1,1,1],[0,1,1,0]],

[[0,1,1,0],[1,1,1,1],[1,1,1,1],[0,1,1,0]],

[[0,1,1,0],[1,1,1,1],[1,1,1,1],[0,1,1,0]],

]

v(x,y,z)与p(x,y,z)是一一对应的。

重绘3d模型时，碰撞矩阵v中，碰撞标签为0的，则不绘制该小长方体；碰撞标签为1的，则绘制该小长方体。由上述碰撞矩阵v(x,y,z)以及p(x,y,z)，可以重绘3d模型如图4所示。

那么，当拆分的小长方体足够多的时候，重绘的3d模型无限接近于原始3d模型，至于拆分多少个小长方体由具体的模型精度决定。

此时，3d模型已经变成矩阵v和p(x,y,z)组成的描述，不需要3d引擎也可以进行模型重绘、模型表示。