虚拟三维模型的融合方法和装置与流程

本发明涉及图像处理领域，具体而言，涉及一种虚拟三维模型的融合方法和装置。

背景技术：

mmorpg(massivemultiplayeronlinerole-playinggame，大型多人在线角色扮演游戏)是网络游戏的一种，在所有角色扮演游戏中，玩家都要扮演一个虚构角色，并控制该虚拟角色进行活动。在这类游戏中，玩家视角可自由旋转，从而能够从各个角度看到虚拟场景中的画面，因此需要对诸如岩石、树木等物体与地形的衔接进行处理。

目前的处理方式有如下几种：1、在顶点着色环节加入heightmap，基于地形高度信息进行了顶点偏移，使树根与地形进行了模型顶点上的匹配，但是制作时需连带衔接部分一同制作，底部需要镂空，对美术资源的制作具有特殊的要求，且制作过程中无法看到制作效果，缺少一定可控性。2、将地形与物体进行单独渲染，第一遍渲染将要与地形融合的物体进行渲染，第二遍渲染地形，随后将地形与物体进行融合，融合的方式为基于场景深度检测的alpha融合。该方式无需对美术资产进行特殊处理，简化了美术制作流程，在一定程度上增加了制作可控性，但alpha融合消耗较大，无法在手机端大面积使用，且基于深度信息的融合范围会受相机角度的影响。

针对现有技术的游戏场景中物体与地形的融合消耗资源过多的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种虚拟三维模型的融合方法和装置，以至少解决现有技术的游戏场景中物体与地形的融合消耗资源过多的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种虚拟三维模型的融合方法，包括：获取三维游戏场景中的虚拟三维地形模型和待融合的虚拟三维物体模型的法线融合区域，其中，虚拟三维物体模型处于虚拟三维地形模型的地表之上；基于法线融合区域内虚拟三维地形模型的第一接触面和虚拟三维物体模型的第二接触面，生成虚拟三维包边模型；采用虚拟三维包边模型对第一接触面和第二接触面进行融合处理。

进一步地，基于法线融合区域内虚拟三维地形模型的第一接触面和虚拟三维物体模型的第二接触面，生成虚拟三维包边模型，包括：获取虚拟三维地形模型的第一接触面的第一法线；获取虚拟三维物体模型的第二接触面的第二法线；基于第一法线和第二法线构建虚拟三维包边模型，其中，虚拟三维包边模型的下端与第一法线匹配，虚拟三维包边模型的上端与第二法线匹配，虚拟三维包边模型的法线由上端至下端均匀过渡；使用虚拟三维包边模型对第一法线和第二法线进行融合处理。

进一步地，采用虚拟三维包边模型对第一接触面和第二接触面进行融合处理，包括：将虚拟三维包边模型的下端与第一法线融合，并将虚拟三维包边模型的上端与第二法线融合。

进一步地，上述方法还包括：判断虚拟三维地形模型和虚拟三维物体模型的材质是否相同；如果虚拟三维地形模型和虚拟三维物体模型的材质不相同，对虚拟三维地形模型和虚拟三维物体模型进行材质融合。

进一步地，对虚拟三维地形模型和虚拟三维物体模型进行材质融合，包括：获取虚拟三维物体模型上的材质融合区域；将材质融合区域的材质切换为虚拟三维地形模型的材质。

进一步地，获取虚拟三维物体模型上的材质融合区域，包括：获取虚拟三维物体模型上每个点距离虚拟三维地形模型的垂直距离；确定垂直距离小于预设距离的点构成材质融合区域。

进一步地，将材质融合区域的材质切换为虚拟三维地形模型的材质，包括：将虚拟三维地形模型的纹理转换至世界坐标系下，以投射至虚拟三维物体模型的材质融合区域。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种虚拟三维模型的融合装置，包括：获取模块，用于获取三维游戏场景中的虚拟三维地形模型和待融合的虚拟三维物体模型的法线融合区域，其中，虚拟三维物体模型处于虚拟三维地形模型的地表之上；生成模块，用于基于法线融合区域内虚拟三维地形模型的第一接触面和虚拟三维物体模型的第二接触面，生成虚拟三维包边模型；处理模块，用于采用虚拟三维包边模型对第一接触面和第二接触面进行融合处理。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行上述的虚拟三维模型的融合方法。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述的虚拟三维模型的融合方法。

在本发明实施例中，获取三维游戏场景中的虚拟三维地形模型和待融合的虚拟三维物体模型的法线融合区域，其中，虚拟三维物体模型处于虚拟三维地形模型的地表之上；基于法线融合区域内虚拟三维地形模型的第一接触面和虚拟三维物体模型的第二接触面，生成虚拟三维包边模型；采用虚拟三维包边模型对第一接触面和第二接触面进行融合处理。上述方案采用通过虚拟三维包边模型进行包边处理的方式，避免采用alpha混合的方式进行融合，同时也未添加额外的资产工作量(例如底部镂空)，从而在不消耗较多资源的情况下实现了游戏场景中地面与物体的衔接，避免地面与物体的衔接处所出现的明显的交界线，并允许在手机端实现，解决了现有技术的游戏场景中物体与地形的衔接消耗资源过多的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例的虚拟三维模型的融合方法的流程图；

图2是根据本申请实施例的一种虚拟三维地形模型和虚拟三维物体模型的法线融合区域的示意图；

图3是根据本申请实施例的一种虚拟三维包边模型的示意图；

图4是根据本申请实施例的一种使用虚拟三维包边模型进行融合处理的示意图；以及

图5是根据本申请实施例的一种虚拟三维模型的融合装置的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

根据本发明实施例，提供了一种虚拟三维模型的融合方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图1是根据本发明实施例的虚拟三维模型的融合方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤s102，获取三维游戏场景中的虚拟三维地形模型和待融合的虚拟三维物体模型的法线融合区域，其中，虚拟三维物体模型处于虚拟三维地形模型的地表之上。

具体的，上述三维游戏场景可以是mmorpg游戏的场景，该类游戏中，用户在游戏中扮演至少一个虚拟角色，并对虚拟角色进行控制来实现游戏过程，在游戏的过程中，用户可以通过预设的控制方式，对游戏场景中的虚拟角色进行视角的转换，例如，当用户对虚拟角色进行旋转时，游戏界面所呈现给用户的视角即发生改变。

上述游戏场景中常常涉及到虚拟角色在户外的移动，在这些户外的场景下，通常会包括用于作为地面的虚拟三维地形模型，以及用于作为地面上的物体的虚拟三维物体模型。这些虚拟三维地形模型可以用于构成沙漠、山地等地面，这些虚拟三维物体模型可以用于构成树木、岩石、草丛等物体。

在上述方案中，待融合的虚拟三维物体模型处于虚拟三维地形模型之上，用于表示待融合的三维物体模型处于虚拟三维地形模型的上层。上述虚拟三维地形模型和虚拟三维物体模型可以是单独进行渲染得到的。

虚拟三维地形模型和虚拟三维物体模型都具有对应的法线融合区域，该法线融合区域表示用于与对方进行衔接的区域。在一种可选的实施例中，可以选择两个虚拟三维模型中最边缘的点所构成的区域的作为融合区域。

图2是根据本申请实施例的一种虚拟三维地形模型和虚拟三维物体模型的法线融合区域的示意图，结合图2所示，上部的闭合区域为虚拟三维物体模型最边缘的点所构成的法线融合区域，下部的闭合区域为虚拟三维地形模型最边缘的点所构成的法线融合区域。每个点上示出了其法线方向。

步骤s104，基于融合区域内虚拟三维地形模型的第一接触面和虚拟三维物体模型的第二接触面，生成虚拟三维包边模型。

具体的，上述虚拟三维地形模型的第一接触面即为虚拟三维地形模型的法线融合区域对应的面，例如虚拟三维地形模型的边缘的点所构成的面，虚拟三维物体模型的第二接触面即为虚拟三维物体模型的法线融合区域对应的面，例如虚拟三维物体模型的边缘的点所构成的面。

上述虚拟三维包边模型用于将虚拟三维地形模型的法线融合区域与虚拟三维物体模型的法线融合区域进行渐变式的衔接，以避免出现两个模型衔接处出现明显的交界线而导致视觉效果不佳的问题。

导致上述两个模型在衔接处出现明显的交界线的原因在于，两个模型衔接处的法线方向差异较大，由于受光方向的差异性，则会导致衔接处出现明显的影响视觉效果交界线。因此上述三维包边模型主要用于缓解两个模型在衔接处的法线方向的差异。

在一种可选的实施例中，虚拟三维包边模型可以通过法向方向过渡的方式来进而法线融合，进而缓解两个模型在衔接处的法线方向的差异，图3是根据本申请实施例的一种虚拟三维包边模型的示意图，结合图3所示，虚拟三维包边模型由贴图构成，应用于三维地形模型和三维物体模型的衔接处，通过贴图的方式将二者的边界进行衔接。

步骤s106，采用虚拟三维包边模型对第一接触面和第二接触面进行融合处理。

在生成虚拟三维包边模型后，可以将虚拟三维包边模型的下端与虚拟三维地形模型的第一接触面融合，并将虚拟三维包边模型的上端与虚拟三维物体模型的第二接触面融合，从而实现了对虚拟三维地形模型和虚拟三维物体模型的融合处理。

图4是根据本申请实施例的一种使用虚拟三维包边模型进行融合处理的示意图。在该示例中，地面为虚拟三维地形模型，岩石为虚拟三维物体模型。在最初阶段，岩石处于地面之上，二者衔接处的交界线非常明显，然后构建二者之间的虚拟三维包边模型(如图中线条勾出的部分)，并通过虚拟三维包边模型对地形和岩石进行融合处理，从而得到最终的显示效果。从最终的显示效果中可以看出，岩石与地面之间没有明显的交界线，融合的较为完整。

在一种可选的实施例中，上述方案可以在houdini和ue4中执行，具体的，可以先将houdiniengine插件安装在ue4中，然后在ue4的界面中，通过包边算法主体文件(例如：terriantape.hda)生成上述的虚拟三维包边模型，并通过辅助文件(例如：mesh_out.hda)导出符合ue4规定的标准虚拟三维包边模型。然后选择需要进行融合处理的对象(即上述虚拟三维地形模型和虚拟三维物体模型)，使用生成的虚拟三维包边模型进行融合处理。

由上可知，本申请上述实施例获取三维游戏场景中的虚拟三维地形模型和待融合的虚拟三维物体模型的法线融合区域，其中，虚拟三维物体模型处于虚拟三维地形模型的地表之上；基于法线融合区域内虚拟三维地形模型的第一接触面和虚拟三维物体模型的第二接触面，生成虚拟三维包边模型；采用虚拟三维包边模型对第一接触面和第二接触面进行融合处理。上述方案采用通过虚拟三维包边模型进行包边处理的方式，避免采用alpha混合的方式进行融合，同时也未添加额外的资产工作量(例如底部镂空)，从而在不消耗较多资源的情况下实现了游戏场景中地面与物体的衔接，避免地面与物体的衔接处所出现的明显的交界线，并允许在手机端实现，解决了现有技术的游戏场景中物体与地形的衔接消耗资源过多的技术问题。

作为一种可选的实施例，基于法线融合区域内虚拟三维地形模型的第一接触面和虚拟三维物体模型的第二接触面，生成虚拟三维包边模型，包括：获取虚拟三维地形模型的第一接触面的第一法线；获取虚拟三维物体模型的第二接触面的第二法线；基于第一法线和第二法线构建虚拟三维包边模型，其中，虚拟三维包边模型的下端与第一法线匹配，虚拟三维包边模型的上端与第二法线匹配，虚拟三维包边模型的法线由上端至下端均匀过渡；使用虚拟三维包边模型对第一法线和第二法线进行融合处理。

具体的，上述第一接触面的第一法线用于表示虚拟三维地形模型最边缘的点的法线，第二接触面的第二法向用于表示虚拟三维物体模型最边缘的点的法线。仍结合图2所示，两个封闭的环形中，上方的环形用于表示虚拟三维物体模型最边缘的点所构成的环形，第二法线即为该环形上的点对应的法线，下方的环形用于表示虚拟三维地形模型最边缘的点所构成的环形，第一法线即为该环形上的点对应的法线。

在创建虚拟三维包边模型时，为了使虚拟三维包边模型能够起到将二者进行融合的目的，则虚拟三维包边模型的上端的法线与第二法线相匹配，虚拟三维包边模型的下端的法线与第一法线相匹配。此处的匹配用于表示法线方向相同，即虚拟三维包边模型的上端的法线方向与第二法线的法线方向相同，虚拟三维包边模型的下端的法线方向与第一法线的法向方向相同。

需要说明的是，虚拟三维包边模型的法线由上端至下端均匀过渡，用于表示虚拟三维包边模型上端法线方向至下端的法线方向均匀过渡，从而使得在将虚拟三维地形模型和虚拟三维物体模型使用虚拟三维包边模型进行融合后，在受光方向的影响下，界面所显示的整体效果是由虚拟三维物体模型向虚拟三维地形模型逐渐过渡的，而不存在显著的交界线。

上述方案通过生成下端与第一法线匹配，上端与第二法线匹配的虚拟三维包边模型，从而使得可以通过该虚拟三维包边模型对虚拟三维地形模型和虚拟三维物体模型进行融合处理，以消除二者衔接处的明显的交界线。

作为一种可选的实施例，采用虚拟三维包边模型对第一接触面和第二接触面进行融合处理，包括：将虚拟三维包边模型的下端与第一法线融合，并将虚拟三维包边模型的上端与第二法线融合。

上述步骤中将虚拟三维包边模型的下端与第一法线融合，可以是将虚拟三维包边模型的下端顶点的法线调整为与第一法线一致，或者调整为与第一法线的角度偏差在预设范围内。相似的，将虚拟三维包边模型的上端与第二法线融合，可以是将虚拟三维包边模型的上端顶点的法线调整为与第二法线一致，或者调整为与第二法线的角度偏差在预设范围内。

由于虚拟三维包边模型的下端与第一法线相匹配，因此二者可以进行融合，且融合后虚拟三维包边模型的下端与虚拟三维地形模型的边缘能够完全匹配，不出现显著的交界线。相似的，由于虚拟三维包边模型的上端与第二法线相匹配，因此这二者也可以进行融合，且融合后虚拟三维包边模型的上端与虚拟三维物体模型的边缘也能够完全匹配，不出现显著的交界线。由此，通过虚拟三维包边模型的融合处理，消除了虚拟三维地形模型与虚拟三维物体模型之间明显的交界线，提高了视觉效果。

作为一种可选的实施例，上述方法还包括：判断虚拟三维地形模型和虚拟三维物体模型的材质是否相同；如果虚拟三维地形模型和虚拟三维物体模型的材质不相同，对虚拟三维地形模型和虚拟三维物体模型进行材质融合。

在通过虚拟三维包边模型对虚拟三维地形模型和虚拟三维物体模型进行法线融合处理后，能够在一定程度上消除二者之间显著的交界线，但二者的衔接处出现显著交界线的原因包括二者边缘的法向方向的不同，还包括二者材质的不同，因此，本实施例还需要判断是否需要对虚拟三维地形模型和虚拟三维物体模型进行另一种融合处理，即材质融合。

如果虚拟三维地形模型和虚拟三维物体模型的材质相同，在二者之间衔接处的交界线仅由于法线方向的不同所引起，通过上述虚拟三维包边模型即可消除二者之间衔接处的交界线，无需进行材质融合，而如果虚拟三维地形模型和虚拟三维物体模型的材质不同，则还需要对二者进行材质融合处理。

具体的，虚拟三维模型主要通过漫反射项、粗糙度项、金属度项等参数来实现不同材质的体现，因此可以通过比对虚拟三维地形模型和虚拟三维物体模型的材质参数是否相同来确定二者的材质是否相同。如果二者的每项材质参数都相同，则确定二者的材质相同，否则确定二者的材质不同。

需要说明的是，上述步骤可以在采用虚拟三维包边模型对虚拟三维地形模型和虚拟三维物体模型进行法线的融合处理之前进行，也可以在上述法线融合处理之后进行。

作为一种可选的实施例，对虚拟三维地形模型和虚拟三维物体模型进行材质融合，包括：获取虚拟三维物体模型上的材质融合区域；将材质融合区域的材质切换为虚拟三维地形模型的材质。

具体的，上述虚拟三维物体模型材质融合区域用于表示需要切换为虚拟三维地形模型的材质的区域。在一种可选的实施例中，上述材质融合区域可以是虚拟三维物体模型中靠近边缘的指定区域。将材质融合区域的材质切换为虚拟三维地形模型的材质，可以通过贴图的方式实现，即使用虚拟三维地形模型的材质对应的纹理对虚拟三维物体模型进行贴图。

作为一种可选的实施例，获取虚拟三维物体模型上的材质融合区域，包括：获取虚拟三维物体模型上每个点距离虚拟三维地形模型的垂直距离；确定垂直距离小于预设距离的点构成材质融合区域。

上述步骤用于确定虚拟三维物体模型上的材质融区域，即确定虚拟三维物体模型上需要更换材质的区域。

上述方案获取虚拟三维物体模型上的点距离虚拟三维地形模型的垂直距离，并确定垂直距离小于预设距离的点属于虚拟三维物体面模型上的材质融合区域，也即将距离虚拟三维地形模型较近的部分作为材质融合区域。在一种可选的实施例中，可以将计算好的地形高度以heightmap(高度图)的方式进行记录，以减少程序运行时的实时计算量，在shader(着色器)中读取完heightmap信息后再计算虚拟三维物体模型上的点距离虚拟三维地形模型的距离，从而避免使用消耗过大或需要额外拓展引擎功能的方式(例如：depth，distancefield等)。

作为一种可选的实施例，将材质融合区域的材质切换为虚拟三维地形模型的材质，包括：将虚拟三维地形模型的纹理转换至世界坐标系下，以投射至虚拟三维物体模型的材质融合区域。

在上述方案中，将虚拟三维地形模型的纹理信息从uv坐标系转换至世界坐标系中，以此投射至虚拟三维物体模型的材质融合区域。

根据本发明实施例，提供了一种虚拟三维模型的融合装置的实施例，图5是根据本申请实施例的一种虚拟三维模型的融合装置的示意图，如图5所示，该装置包括：

获取模块50，用于获取三维游戏场景中的虚拟三维地形模型和待融合的虚拟三维物体模型的法线融合区域，其中，虚拟三维物体模型处于虚拟三维地形模型的地表之上。

生成模块52，用于基于法线融合区域内虚拟三维地形模型的第一接触面和虚拟三维物体模型的第二接触面，生成虚拟三维包边模型。

处理模块54，用于采用虚拟三维包边模型对第一接触面和第二接触面进行融合处理。

作为一种可选的实施例，生成模块包括：第一获取子模块，用于获取虚拟三维地形模型的第一接触面的第一法线；第二获取子模块，用于获取虚拟三维物体模型的第二接触面的第二法线；构建子模块，用于基于第一法线和第二法线构建虚拟三维包边模型，其中，虚拟三维包边模型的下端与第一法线匹配，虚拟三维包边模型的上端与第二法线匹配，虚拟三维包边模型的法线由上端至下端均匀过渡；处理子模块，用于使用虚拟三维包边模型对第一法线和第二法线进行融合处理。

作为一种可选的实施例，处理子模块包括：融合单元，用于将虚拟三维包边模型的下端与第一法线融合，并将虚拟三维包边模型的上端与第二法线融合。

作为一种可选的实施例，上述装置还包括：判断模块，用于判断虚拟三维地形模型和虚拟三维物体模型的材质是否相同；融合模块，用于如果虚拟三维地形模型和虚拟三维物体模型的材质不相同，对虚拟三维地形模型和虚拟三维物体模型进行材质融合。

作为一种可选的实施例，融合模块包括：第三获取子模块，用于获取虚拟三维物体模型上的材质融合区域；融合子模块，用于将材质融合区域的材质切换为虚拟三维地形模型的材质。

作为一种可选的实施例，第三获取子模块包括：获取单元，用于获取虚拟三维物体模型上每个点距离虚拟三维地形模型的垂直距离；确定单元，用于确定垂直距离小于预设距离的点构成材质融合区域。

作为一种可选的实施例，融合子模块包括：投射单元，用于将虚拟三维地形模型的纹理转换至世界坐标系下，以投射至虚拟三维物体模型的材质融合区域。

根据本发明实施例，提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行实施例1中所述的虚拟三维模型的融合方法。

根据本发明实施例，提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行实施例1所述的虚拟三维模型的融合方法。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。