一种二维平面上绘制三维模型的方法及装置与流程

本发明涉及三维建模技术领域，尤其涉及一种二维平面上绘制三维模型的方法及装置。

背景技术：

在开发3d模型软件产品的过程中，通常需要将已经制作好的模型进行组合、封装，以此形成具有一定规模的3d模型产品，而在这个过程中，模型的移动、旋转等坐标变换技术是经常使用到的。目前，市面上大多数3d软件产品的实现的设计器，都是在三维空间进行操作的，这样的建模方式存在一些弊端。一方面，现有建模方式在三维空间下进行多种变换操作，由于三维空间的复杂性，导致操作的精准度不高，即使提供了平面视角，也是在3d视角下的一个俯视图，也很难精确绘制模型；另一方面，现有建模方式在三维空间下的操作复杂繁琐，模型绘制效率较为低下，而在实际3d建模软件产品开发中，模型数量大，工期短，现有建模方式难以满足实际产品开发过程中的效率需求。

综上，如何提出一种高效率、高精度的三维模型建立方法是亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，有必要提供一种二维平面上绘制三维模型的方法及装置，用以解决现有技术中如何提出一种高效率、高精度的三维模型建立方法的问题。

本发明提供一种二维平面上绘制三维模型的方法，包括：

获取三维模型，通过uv分解方法将所述三维模型的表面拆分成多个拆分图形，生成对应的俯视图；

针对所述俯视图的三维参数进行参数转换，确定所述俯视图对应的二维参数；

针对所述俯视图对应的二维参数进行参数转换，对所述三维模型的三维参数进行更新，确定更新后的三维模型；

判断所述更新后的三维模型是否满足预设的模型精度条件，若满足所述模型精度条件，则输出所述更新后的三维模型；

若不满足所述模型精度条件，则将所述更新后的三维模型作为重新获取的三维模型，返回至所述通过uv分解方法将所述三维模型的表面拆分成多个拆分图形，生成对应的俯视图的步骤。

进一步地，所述通过uv分解方法将所述三维模型的表面拆分成多个拆分图形，生成对应的俯视图包括：

通过uv分解方法，将所述三维模型的表面拆分成多个所述拆分图形；

对所述拆分图形的边长进行取点采样，确定采样点的三维横轴坐标和三维竖轴坐标，其中，横轴和竖轴构成所述俯视图对应的平面坐标系；

通过所有的采样点的三维横轴坐标和三维竖轴坐标，构成所述俯视图对应的三维位置坐标。

进一步地，所述拆分图形包括三角形，所述对所述拆分图形的边长进行取点采样，确定采样点的三维横轴坐标和三维竖轴坐标包括：

根据预设的总采样点数目和所述三角形的切分数目，确定每个所述三角形的平均采样点数目；

根据所述平均采样点数目，对所述三角形的边长进行取点采样，确定对应的所述采样点的三维横轴坐标和三维竖轴坐标。

进一步地，所述针对所述俯视图的三维参数进行参数转换，确定所述俯视图对应的二维参数包括：

针对所述俯视图的三维位置坐标进行换算，确定所述俯视图的二维位置坐标；

针对所述俯视图的三维旋转角度进行换算，确定所述俯视图的二维旋转角度；

针对所述俯视图的三维坐标单位进行换算，确定所述俯视图的二维像素单位。

进一步地，所述俯视图的二维位置坐标包括所述俯视图的二维横轴坐标和二维竖轴坐标，所述针对所述俯视图的三维位置坐标进行换算，确定所述俯视图的二维位置坐标包括：

根据所述俯视图的三维横轴坐标，确定所述俯视图的二维横轴坐标；

根据所述俯视图的三维竖轴坐标，确定所述俯视图的二维竖轴坐标。

进一步地，所述针对所述俯视图的三维旋转角度进行换算，确定所述俯视图的二维旋转角度包括：

根据所述俯视图的三维纵轴旋转角度，确定所述俯视图的二维旋转中心点。

进一步地，所述针对所述俯视图的三维坐标单位进行换算，确定所述俯视图的二维像素单位包括：

根据所述俯视图的三维坐标单位和预设的比例系数的乘积，确定所述俯视图的二维像素单位。

进一步地，所述针对所述俯视图对应的二维参数进行参数转换，对所述三维模型的三维参数进行更新，确定更新后的三维模型包括：

根据所述俯视图的二维横轴坐标，更新所述三维模型的三维横轴坐标；

根据所述俯视图的二维竖轴坐标，更新所述三维模型的三维竖轴坐标；

根据所述俯视图的二维旋转中心点，更新所述三维模型的三维纵轴旋转角度；

其中，所述更新后的三维模型的三维纵轴坐标、三维横轴旋转角度、三维竖轴旋转角度保持不变。

进一步地，所述模型精度条件包括预设的位置坐标条件和预设的旋转角度条件。

本发明还提供一种二维平面上绘制三维模型的装置，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如上所述的二维平面上绘制三维模型的方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：首先，通过uv分解方法进行拆分，生成对应的俯视图，以此基于uv分解将不规则的三维模型转变成规则的拆分图形的组合，利用近似逼近的原理，确定准确的俯视图，提供了准确有效的平面视角；然后，通过三维至二维的坐标转换，确定俯视图对应的二维参数，以此确定经uv分解形成的俯视图在二维平面下的坐标；进而，再通过俯视图进行二维到三维的映射，以此结合平面视角对三维模型进行有效的更新，不仅降低了三维模型更新的复杂度，同时结合平面特性提高了模型更新的精准度；最后，对更新的三维模型进行判断，如果不符合要求，则进行迭代更新，以此保证整个三维模型快速精准的绘制。综上，本发明通过uv分解和坐标转换生成更新后的三维模型，利用uv分解生成有效的平面视角，结合平面特性进一步降低建模的复杂度，并提高建模的准确性，同时，对更新后的三维模型再次uv分解，直到满足精度要求，充分提高了3d建模的效率与便捷性。

附图说明

图1为本发明提供的二维平面上绘制三维模型的方法的流程示意图；

图2为本发明提供的生成俯视图的流程示意图；

图3为本发明提供的三维模型俯视图的示意图；

图4为本发明提供的三维模型uv分解的示意图；

图5为本发明提供的确定二维参数的流程示意图；

图6为本发明提供的三维坐标和二维坐标的转换示意图；

图7为本发明提供的更新三维参数的流程示意图；

图8为本发明提供的二维平面上绘制三维模型的装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

本发明实施例提供了一种二维平面上绘制三维模型的方法，结合图1来看，图1为本发明提供的二维平面上绘制三维模型的方法的流程示意图，上述提供的二维平面上绘制三维模型的方法包括步骤s1至步骤s5，其中：

在步骤s1中，获取三维模型，通过uv分解方法将uv分解方法三维模型的表面拆分成多个拆分图形，生成对应的俯视图；

在步骤s2中，针对uv分解方法俯视图的三维参数进行参数转换，确定uv分解方法俯视图对应的二维参数；

在步骤s3中，针对uv分解方法俯视图对应的二维参数进行参数转换，对uv分解方法三维模型的三维参数进行更新，确定更新后的三维模型；

在步骤s4中，判断更新后的三维模型是否满足预设的模型精度条件，若满足uv分解方法模型精度条件，则输出uv分解方法更新后的三维模型；

在步骤s5中，若不满足uv分解方法模型精度条件，则将uv分解方法更新后的三维模型作为重新获取的三维模型，返回至uv分解方法通过uv分解方法将uv分解方法三维模型的表面拆分成多个拆分图形，生成对应的俯视图的步骤。

在本发明实施例中，首先，通过uv分解方法进行拆分，生成对应的俯视图，以此基于uv分解将不规则的三维模型转变成规则的拆分图形的组合，利用近似逼近的原理，确定准确的俯视图，提供了准确有效的平面视角；然后，通过三维至二维的坐标转换，确定俯视图对应的二维参数，以此确定经uv分解形成的俯视图在二维平面下的坐标；进而，再通过俯视图进行二维到三维的映射，以此结合平面视角对三维模型进行有效的更新，不仅降低了三维模型更新的复杂度，同时结合平面特性提高了模型更新的精准度；最后，对更新的三维模型进行判断，如果不符合要求，则进行迭代更新，即重新返回步骤s1，利用uv分解方法进行继续拆分、循环迭代，以此保证整个三维模型快速精准的绘制。

优选地，结合图2来看，图2为本发明提供的生成俯视图的流程示意图，步骤s1包括步骤s11至步骤s13，其中：

在步骤s11中，通过uv分解方法，将三维模型的表面拆分成多个拆分图形；

在步骤s12中，对拆分图形的边长进行取点采样，确定采样点的三维横轴坐标和三维竖轴坐标，其中，横轴和竖轴构成uv分解方法俯视图对应的平面坐标系；

在步骤s13中，通过所有的采样点的三维横轴坐标和三维竖轴坐标，构成俯视图对应的三维位置坐标。

由此，本发明通过uv分解方法将三维模型的表面进行拆分，对其形成的多个拆分图形进行取点采样，将复杂的、不规则的三维模型分解成多个规则的拆分图形，由于规则的拆分图形的三视图的生成非常简单，因而，通过uv分解，有效地降低了操作复杂度，同时提高了俯视图的精确度，保证后续三维模型更新的准确性和高效性。

需要说明的是，结合图3、图4来说明uv分解的原理，图3为本发明提供的三维模型俯视图的示意图，图4为本发明提供的三维模型uv分解的示意图，其中，x、y、z为坐标系下对应的坐标轴，其对应的单位为长度单位。图3中是一个立方体的俯视图，可见规则物体三视图的生成是非常简单的，因为其模型的轮廓线是规则的，通过模型参数是完全能计算出来的。但是，结合图4来看，对于一般的不规则的三维模型，并不能给出完全的外形参数，这时计算模型的俯视图就变得异常困难，并且同一个模型旋转后所得到的俯视图也会有差异，因而本发明提出一种近似算法，利用图形学中几何体uv分解原理计算俯视图，通过将模型的表面切分很多的三角形(图4中多个拆分图形皆为三角形)，再对三角形边线段上的点进行采样，所有三角形线段采样的点坐标(x,y,z)中的两个分量(x,z)就构成一个二维平面，这个平面就能近似表示模型的俯视图。

优选地，uv分解方法拆分图形包括三角形，uv分解方法对uv分解方法拆分图形的边长进行取点采样，确定采样点的三维横轴坐标和三维竖轴坐标包括：

根据预设的总采样点数目和uv分解方法三角形的切分数目，确定每个uv分解方法三角形的平均采样点数目；

根据uv分解方法平均采样点数目，对uv分解方法三角形的边长进行取点采样，确定对应的uv分解方法采样点的三维横轴坐标和三维竖轴坐标。

由此，以三角形为例，根据预设的总采样点数目和三角形的切分数目，确定在每个三角形中的平均采样点，对应在每个三角形进行采样，对应每个采样点对应的三维坐标即可。可以理解的是，本发明的拆分图形包括但不限于三角形，同样包括四边形、五边形、六边形，只要能达到对应的近似逼近的效果即可。

在本发明一个具体的实施例中，总采样点数目优选为10000。一般而言，模型切分的三角形越多，线段采样的点越多，那么模型俯视图的轮廓线就越精细。实际中，考虑到性能等多方面因素，总采样点数目控制在10000，即三角形的切分数目×每个三角形中的平均采样点＝10000。

优选地，结合图5来看，图5为本发明提供的确定二维参数的流程示意图，步骤s2包括步骤s21至步骤s23，其中：

在步骤s21中，针对uv分解方法俯视图的三维位置坐标进行换算，确定uv分解方法俯视图的二维位置坐标；

在步骤s22中，针对uv分解方法俯视图的三维旋转角度进行换算，确定uv分解方法俯视图的二维旋转角度；

在步骤s23中，针对uv分解方法俯视图的三维坐标单位进行换算，确定uv分解方法俯视图的二维像素单位。

由此，在生成俯视图之后，需要一种算法将模型三维参数和二维参数对应起来，本发明结合位置、角度和单位，将俯视图的世界坐标系转化为平面坐标系，以此得到俯视图的准确平面坐标，将模型三维参数和二维参数进行有效对应。

优选地，俯视图的二维位置坐标包括俯视图的二维横轴坐标和二维竖轴坐标，步骤s21具体包括：

根据俯视图的三维横轴坐标，确定俯视图的二维横轴坐标；

根据俯视图的三维竖轴坐标，确定俯视图的二维竖轴坐标。

由此，本发明基于俯视图对应的平面坐标系，利用坐标位置换算关系，将对应的三维坐标转为准确的二维平面坐标。

需要说明的是，结合图6来看，图6为本发明提供的三维坐标和二维坐标的转换示意图，当俯视图对应的二维平面坐标系为xoz平面时(结合图4来看)，坐标位置换算关系为(x，y，z)→(x’，z’)，其中，三维横轴坐标x→二维横轴坐标x’，三维纵轴坐标y舍去(但进行了存储)，三维竖轴坐标z→二维竖轴坐标z’。

优选地，步骤s22具体包括：根据uv分解方法俯视图的三维纵轴旋转角度，确定uv分解方法俯视图的二维旋转中心点。由此，根据3d世界坐标系及其对应的右手系规则，结合图6来看，旋转角度换算关系为三维y轴旋转角度→二维中心点旋转，即舍去三维旋转的x、z分量。

优选地，步骤s23具体包括：根据俯视图的三维坐标单位和预设的比例系数的乘积，确定uv分解方法俯视图的二维像素单位。由此，设置合理的比例系数，即可通过3d世界坐标系和预设的比例系数的乘积得到对应的二维像素单位。在本发明的一个具体的实施例中，结合图6来看，当预设的比例系数是1时，单位换算关系为1→1像素，即三维单位1→二维分辨率1像素。

优选地，结合图7来看，图7为本发明提供的更新三维参数的流程示意图，步骤s4包括步骤s41至步骤s43，其中：

在步骤s41中，根据uv分解方法俯视图的二维横轴坐标，更新uv分解方法三维模型的三维横轴坐标；

在步骤s42中，根据uv分解方法俯视图的二维竖轴坐标，更新uv分解方法三维模型的三维竖轴坐标；

在步骤s43中，根据uv分解方法俯视图的二维旋转中心点，更新uv分解方法三维模型的三维纵轴旋转角度，其中，uv分解方法更新后的三维模型的三维纵轴坐标、三维横轴旋转角度、三维竖轴旋转角度保持不变。

由此，通过二维平面的俯视图，再进行三维转换，通过二维与三维空间中模型的变换，对三维模型进行有效的更新，使模型绘制更加精确。

优选地，模型精度条件包括预设的位置坐标条件和预设的旋转角度条件。由此，设置合理的位置坐标条件和旋转角度条件，使三维模型迭代至满足设计者的要求，降低了模型绘制的复杂性。

实施例2

本发明实施例提供了一种二维平面上绘制三维模型的装置，结合图8来看，图8为本发明提供的二维平面上绘制三维模型的装置的结构示意图，其中，二维平面上绘制三维模型的装置800包括：

俯视图生成单元801，用于获取三维模型，通过uv分解方法将uv分解方法三维模型的表面拆分成多个拆分图形，生成对应的俯视图；

二维转换单元802，用于针对uv分解方法俯视图的三维参数进行参数转换，确定uv分解方法俯视图对应的二维参数；

三维更新单元803，用于针对uv分解方法俯视图对应的二维参数进行参数转换，对uv分解方法三维模型的三维参数进行更新，确定更新后的三维模型；

迭代输出单元804，用于判断更新后的三维模型是否满足预设的模型精度条件，若满足uv分解方法模型精度条件，则输出uv分解方法更新后的三维模型；还用于若不满足uv分解方法模型精度条件，则将uv分解方法更新后的三维模型作为重新获取的三维模型，返回至uv分解方法通过uv分解方法将uv分解方法三维模型的表面拆分成多个拆分图形，生成对应的俯视图的步骤。

实施例3

本发明实施例提供了一种二维平面上绘制三维模型的装置，包括处理器以及存储器，存储器上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的二维平面上绘制三维模型的方法。

实施例4

本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机该程序被处理器执行时，实现如上所述的二维平面上绘制三维模型的方法。

本发明公开了一种二维平面上绘制三维模型的方法及装置，在该方法中，首先，通过uv分解方法进行拆分，生成对应的俯视图，以此基于uv分解将不规则的三维模型转变成规则的拆分图形的组合，利用近似逼近的原理，确定准确的俯视图，提供了准确有效的平面视角；然后，通过三维至二维的坐标转换，确定俯视图对应的二维参数，以此确定经uv分解形成的俯视图在二维平面下的坐标；进而，再通过俯视图进行二维到三维的映射，以此结合平面视角对三维模型进行有效的更新，不仅降低了三维模型更新的复杂度，同时结合平面特性提高了模型更新的精准度；最后，对更新的三维模型进行判断，如果不符合要求，则进行迭代更新，以此保证整个三维模型快速精准的绘制。

本发明技术方案，通过uv分解和坐标转换生成更新后的三维模型，利用uv分解生成有效的平面视角，结合平面特性进一步降低建模的复杂度，并提高建模的准确性，同时，对更新后的三维模型再次uv分解，直到满足精度要求，充分提高了3d建模的效率与便捷性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。