一种三维模型的简化方法及系统与流程

本发明涉及三维建模领域，特别涉及一种三维模型的简化方法、系统、一种计算机可读存储介质及一种建模设备。

背景技术：

在复杂大场景的实时渲染中，多细节层次模型(Level of Detail,LOD)技术是提升渲染效率的有效手段。通过不同层级构造相应的简化数据，达到降低场景数据量、提高渲染效率的目的。

按照空间数据顶点的重要程度对空间数据按照聚类单元大小进行顶点聚类，是一种保持模型特征的有效方法，是一种有效的LOD层级数据生产技术。在实际场景绘制时，我们面临不同的LOD层级数据简化尺度的问题如：简化不足，层级数据有较多冗余，增加了数据量。简化过多，数据失真较严重，数据过渡不自然。

现有技术中，通常通过为每一个顶点设置聚类单元，进行三维模型的简化操作，但是目前缺少为聚类单元确定合理尺寸大小的方案，导致简化效果不理想。

如何调整聚类单元的尺寸，利用合理的聚类单元进行三维模型简化，得到合理的简化数据是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本申请的目的是提供一种三维模型的简化方法、系统、一种计算机可读存储介质及一种建模设备，能够调整聚类单元的尺寸，利用合理的聚类单元进行三维模型简化，得到合理的简化数据。

为解决上述技术问题，本申请提供一种三维模型的简化方法，该简化方法包括：

记录绘制场景的视场角；

获取当前层级数据对应的最小显示距离；

根据最小显示距离和视场角计算空间分辨率；

根据所述绘制场景的视点到所述三维模型的距离计算调节参数，根据所述调节参数对所述空间分辨率进行调节，并将调节后的空间分辨率设置为聚类单元的尺寸；

利用所述聚类单元对所述三维模型执行简化操作。

可选的，所述根据最小显示距离和视场角计算空间分辨率包括：

根据分辨率公式计算所述空间分辨率；

其中，所述分辨率公式为P为所述空间分辨率，fov为所述视场角，m为所述最小显示距离，w为屏幕像素的宽或高。

可选的，根据所述调节参数对所述空间分辨率进行调节包括：

根据所述调节参数利用调节公式对所述空间分辨率进行调节；其中，所述调节公式为P′＝k·P，P′为调节后的空间分辨率，k为所述调节参数。

可选的，还包括：

将简化后的所述三维模型上传至人机交互界面。

本申请还提供了一种三维模型的简化系统，该系统包括：

视场角记录模块，用于记录绘制场景的视场角；

距离获取模块，用于获取当前层级数据对应的最小显示距离；

分辨率计算模块，用于根据最小显示距离和视场角计算空间分辨率；

尺寸确定模块，用于根据所述绘制场景的视点到所述三维模型的距离计算调节参数，根据所述调节参数对所述空间分辨率进行调节，并将调节后的空间分辨率设置为聚类单元的尺寸；

简化模块，用于利用所述聚类单元对所述三维模型执行简化操作。

可选的，所述分辨率计算模块具体为根据分辨率公式计算所述空间分辨率的模块；

其中，所述分辨率公式为P为所述空间分辨率，fov为所述视场角，m为所述最小显示距离，w为屏幕像素的宽或高。

可选的，所述尺寸确定模块包括：

调节参数确定单元，用于根据所述绘制场景的视点到所述三维模型的距离计算调节参数；

调节单元，用于根据所述调节参数利用调节公式对所述空间分辨率进行调节；其中，所述调节公式为P′＝k·P，P′为调节后的空间分辨率，k为所述调节参数；

尺寸设置单元，用于将调节后的空间分辨率设置为聚类单元的尺寸。

可选的，还包括：

上传模块，用于将简化后的所述三维模型上传至人机交互界面。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序执行时实现上述三维模型的简化方法执行的步骤。

本申请还提供了一种建模设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时实现上述三维模型的简化方法执行的步骤。

本发明提供了一种三维模型的简化方法，该简化方法包括：记录绘制场景的视场角；获取当前层级数据对应的最小显示距离；根据最小显示距离和视场角计算空间分辨率；根据所述绘制场景的视点到所述三维模型的距离计算调节参数，根据所述调节参数对所述空间分辨率进行调节，并将调节后的空间分辨率设置为聚类单元的尺寸；利用所述聚类单元对所述三维模型执行简化操作。

本发明通过根据绘制场景的视场角以及当前层级对应的最小显示距离以及绘制场景的视点到三维模型的距离计算聚类单元的尺寸，由于本方法在计算聚类单元尺寸时考虑到了视点到三维模型的距离，可以对聚类单元进行相对合理的尺寸设置，进而使三维模型的简化操作更加合理化。本方案能够调整聚类单元的尺寸，利用合理的聚类单元进行三维模型简化，得到合理的简化数据。本申请同时还提供了一种三维模型的简化系统、一种计算机可读存储介质和一种建模设备，具有上述有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的一种三维模型的简化方法的流程图；

图2为本申请实施例所提供的一种三维模型的简化系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

下面请参见图1，图1为本申请实施例所提供的一种三维模型的简化方法的流程图。

具体步骤可以包括：

S101：记录绘制场景的视场角；

其中，本步骤中提到的视场角(FOV)为被测目标的物像(即三维模型)可通过镜头的最大范围的两条边缘构成的夹角。视场角的大小决定了三维建模过程中，显示的视野范围，视场角越大，视野就越大，通俗地说，三维模型超过这个角就不会被收在镜头里。可以理解的是，视场角可能会随着操作人员的设置产生一定的变化，因此本步骤中所记录的绘制场景的视场角应该是当前时刻绘制场景的视场角。

S102：获取当前层级数据对应的最小显示距离；

其中，本步骤中提到的最小显示距离是指当前层级数据对应的最小显示距离，进一步的说，最小显示距离就相当于当前层级的最大的绘制像素。

S103：根据最小显示距离和视场角计算空间分辨率；

其中，空间分辨率是指图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小，是用来表征影像分辨地面目标细节的指标。通常用像元大小、像解率或视场角来表示。本步骤是建立在S101已经获得视场角，S102已经获得最小显示距离的基础上，经过相关公式计算得到。

作为一种优选的实施方案，可以根据分辨率公式计算空间分辨率，其中，P为所述空间分辨率，fov为所述视场角，m为所述最小显示距离，w为屏幕像素的宽或高。在这种优选的实施方案中，屏幕像素的宽或高为屏幕硬件的基本参数，本领域的技术人员可以根据实际应用情况选择适当的数值作为屏幕像素的宽或高，此处不进行具体的限定。

S104：根据所述绘制场景的视点到所述三维模型的距离计算调节参数，根据所述调节参数对所述空间分辨率进行调节，并将调节后的空间分辨率设置为聚类单元的尺寸；

通常来讲，当视点距离三维模型的距离较远时，对三维模型的精度要求相对较低，当视点距离三维模型较近时，对三维模型的精度要求相对较高。聚类单元可以看作是一个顶点周围不允许出现其他顶点的空间范围，该聚类单元的形状大小是由本领域技术人员根据方案的实际应用场景进行设定的，此处并不对形状大小的进行具体的限定。可以理解的是聚类单元可以是以顶点为球心预设长度为半径的球体，也可以是以顶点为体心的多面体结构。聚类单元的尺寸越大，三维模型的精度越低，聚类单元的尺寸越小，三维模型的精度越高。

S105：利用所述聚类单元对所述三维模型执行简化操作。

利用聚类单元对三维模型进行简化可以是按照聚类单元优先级从高到低的顺序依次判断聚类单元中是否存在除中心以外的其他顶点。如果不存在，则判断下一优先级对应的聚类单元中是否存在除所述中心以外的其他顶点，直至所有顶点都判断完毕，若果存在，则将其他顶点的全部信息转移至聚类单元对应的中心顶点。

本实施例通过根据绘制场景的视场角以及当前层级对应的最小显示距离以及绘制场景的视点到三维模型的距离计算聚类单元的尺寸，由于本方法在计算聚类单元尺寸时考虑到了视点到三维模型的距离，可以对聚类单元进行相对合理的尺寸设置，进而使三维模型的简化操作更加合理化。本方案能够调整聚类单元的尺寸，利用合理的聚类单元进行三维模型简化，得到合理的简化数据。

请参见图2，图2为本申请实施例所提供的一种三维模型的简化系统的结构示意图；

该系统可以包括：

视场角记录模块100，用于记录绘制场景的视场角；

距离获取模块200，用于获取当前层级数据对应的最小显示距离；

分辨率计算模块300，用于根据最小显示距离和视场角计算空间分辨率；

尺寸确定模块400，用于根据所述绘制场景的视点到所述三维模型的距离计算调节参数，根据所述调节参数对所述空间分辨率进行调节，并将调节后的空间分辨率设置为聚类单元的尺寸；

简化模块500，用于利用所述聚类单元对所述三维模型执行简化操作。

作为一种优选的实施方式，所述分辨率计算模块具体为根据分辨率公式计算所述空间分辨率的模块；其中，所述分辨率公式为P为所述空间分辨率，fov为所述视场角，m为所述最小显示距离，w为屏幕像素的宽或高。

作为一种优选的实施方式，所述尺寸确定模块包括：

调节参数确定单元，用于根据所述绘制场景的视点到所述三维模型的距离计算调节参数；

调节单元，用于根据所述调节参数利用调节公式对所述空间分辨率进行调节；其中，所述调节公式为P′为调节后的空间分辨率，k为所述调节参数；

尺寸设置单元，用于将调节后的空间分辨率设置为聚类单元的尺寸。

作为一种优选的实施方式，该系统还包括：

上传模块，用于将简化后的所述三维模型上传至人机交互界面。

由于系统部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此系统部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，该计算机程序被执行时可以实现上述实施例所提供的步骤。该存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本申请还提供了一种建模设备，可以包括存储器和处理器，所述存储器中存有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时，可以实现上述实施例所提供的步骤。当然所述建模设备还可以包括各种网络接口，电源等组件。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。